據(jù)歐洲核子研究中心(CERN)官網(wǎng)近日報道，經(jīng)過近兩年討論和審議，6月19日，CERN理事會全票通過新的《2020歐洲粒子物理學(xué)戰(zhàn)略》，這為歐洲粒子物理學(xué)未來的發(fā)展指明了方向，也將對全球粒子物理學(xué)未來的發(fā)展產(chǎn)生重要而深遠(yuǎn)的影響。

粒子物理學(xué)領(lǐng)域的諸多發(fā)現(xiàn)改變了人們對宇宙的認(rèn)知，但宇宙間仍有很多奧秘有待揭示，例如暗物質(zhì)的本質(zhì)、正反物質(zhì)不對稱、中微子的質(zhì)量等。《2020歐洲粒子物理學(xué)戰(zhàn)略》致力于解決這些懸而未決的問題。

CERN稱，新戰(zhàn)略確定的最高科學(xué)優(yōu)先事項(xiàng)是研究希格斯玻色子和高能量前沿探索。為此，CERN確定了“兩步走”的路線圖：先建造一臺正負(fù)電子對撞機(jī)——旨在獲得大量希格斯玻色子，再建造未來環(huán)形對撞機(jī)(FCC)。

CERN總干事法比奧拉·賈尼奧蒂對英國《自然》雜志表示：“我認(rèn)為對CERN乃至全球粒子物理學(xué)的發(fā)展來說，這都是具有歷史意義的一天。”

兩步走戰(zhàn)略

2012年，CERN的“當(dāng)家花旦”大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)首次發(fā)現(xiàn)所謂“上帝粒子”——希格斯玻色子，科學(xué)家認(rèn)為，希格斯玻色子有望成為開啟新物理學(xué)大門的“鑰匙”。

據(jù)《自然》雜志6月19日報道，為進(jìn)一步揭示希格斯玻色子的秘密，并推動高能物理學(xué)的發(fā)展，CERN發(fā)布的新戰(zhàn)略擬建造一臺周長100公里的圓形超級對撞機(jī)，而且，整個過程將分“兩步走”。

首先，CERN將建造一臺正負(fù)電子對撞機(jī)，以制造出大量希格斯玻色子，并詳細(xì)了解其性質(zhì)。其次，在本世紀(jì)后期，正負(fù)電子對撞機(jī)被拆除，并在此基礎(chǔ)上建造新的質(zhì)子對撞機(jī)——FCC。LHC的最大對撞能量為16太電子伏特(TeV);而FCC的最大對撞能量將高達(dá)100太電子伏特，其目標(biāo)是尋找新的粒子或自然力，并擴(kuò)展或替換現(xiàn)有的粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型。

賈尼奧蒂說：“這是一個雄心勃勃的戰(zhàn)略，它以審慎而循序漸進(jìn)的方式概述了歐洲和CERN的愿景。”

據(jù)悉，LHC目前正在進(jìn)行升級，將于2021年5月重啟，并一直運(yùn)行到2024年底，2025年將再開啟新一輪升級，直到“高亮度LHC”于2027年“閃亮登場”，并有望運(yùn)行至2038年。CERN計劃在高亮度LHC馬力全開后不到10年時間內(nèi)，完成正負(fù)電子對撞機(jī)的研制工作。

《自然》雜志的報道指出，這臺正負(fù)電子對撞機(jī)將產(chǎn)生大量希格斯玻色子，從而使科學(xué)家能對希格斯玻色子開展高精度測量，繪制希格斯玻色子與其他粒子相互作用的詳細(xì)圖景。

國際合作將更開放深入

新戰(zhàn)略除了為歐洲粒子物理學(xué)的發(fā)展指明方向之外，也為未來可能的、更深入開放的國際合作表明了態(tài)度。

科學(xué)界已經(jīng)廣泛認(rèn)識到粒子物理學(xué)將朝著更高能量和更小尺度邁進(jìn)，該戰(zhàn)略的另一項(xiàng)重要建議是，歐洲應(yīng)與世界各地的團(tuán)體攜手合作，研究建造能達(dá)到最高能量的下一代強(qiáng)子對撞機(jī)的可行性;還呼吁CERN參與由日本主導(dǎo)的國際直線對撞機(jī)(ILC)的研制工作，ILC也旨在制造出足夠數(shù)量的希格斯玻色子，從而確定這種難以捉摸的粒子的性質(zhì)。

此外，新戰(zhàn)略還進(jìn)一步建議歐洲繼續(xù)支持日本和美國的中微子項(xiàng)目，與天體粒子和核物理領(lǐng)域廣泛開展合作，與非歐洲國家持續(xù)開展合作。

《自然》雜志的報道指出，鑒于FCC的造價高達(dá)210億歐元，因此，CERN除了從成員國獲得常規(guī)預(yù)算外，還不得不從其他國家尋求建造資金。

CERN前總干事克里斯·萊韋林·史密斯說，可能需要美國、中國和日本等歐洲以外的國家加入CERN，以成立一個新的全球性組織。他說：“新組織將需要一個新架構(gòu)。”

賈尼奧蒂說：“我們將繼續(xù)加大并夯實(shí)CERN與各成員國及其他研究機(jī)構(gòu)之間的合作，這些合作是科學(xué)技術(shù)持續(xù)進(jìn)步的關(guān)鍵，也將造福社會。”

期待“撞出一番新天地”

《2020歐洲粒子物理學(xué)戰(zhàn)略》還強(qiáng)調(diào)，要加強(qiáng)對先進(jìn)加速器、探測器和計算技術(shù)的研發(fā)工作，這些技術(shù)不僅是開展所有未來項(xiàng)目必要的先決條件，也將對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來潛在好處。

新戰(zhàn)略認(rèn)為，研究人員在加速器、探測器和計算技術(shù)等領(lǐng)域所取得的進(jìn)步將對醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)技術(shù)、航空航天應(yīng)用、文化遺產(chǎn)、人工智能、能源、大數(shù)據(jù)和機(jī)器人等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響。此外，與大型研究機(jī)構(gòu)的合作有助于推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。而且，對“初出茅廬”的職業(yè)科學(xué)家、工程師、技術(shù)人員和專業(yè)人員開展相關(guān)培訓(xùn)也為各行業(yè)乃至社會儲備了寶貴的人才庫。

英國利物浦大學(xué)物理學(xué)家塔拉·希爾斯表示：“找到答案的唯一方法是通過實(shí)驗(yàn);找到答案的唯一地方是我們尚未涉足之地。”

新對撞機(jī)或許可以為粒子物理學(xué)撞出一番新天地，再次刷新人類的認(rèn)知。(劉 霞)

關(guān)鍵詞： 2020歐洲粒子物理學(xué)戰(zhàn)略