熱點(diǎn)：大型對(duì)撞機(jī)爭(zhēng)辯：高能物理的中國(guó)未來(lái)

吳麗瑋

“如果CEPC確定在中國(guó)建造的話，很多國(guó)外的科學(xué)家會(huì)來(lái)中國(guó)，這個(gè)流動(dòng)是必然的，對(duì)撞機(jī)在哪兒，就意味著做最好科學(xué)的潛力在哪兒?！?/p>

9月初，著名華裔物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者楊振寧教授公開發(fā)表文章《中國(guó)今天不宜建造超大對(duì)撞機(jī)》，從預(yù)算、中國(guó)國(guó)情、物理目標(biāo)等角度對(duì)這一項(xiàng)目表示反對(duì)。中科院高能物理研究所所長(zhǎng)王貽芳院士次日即發(fā)表文章《中國(guó)今天應(yīng)該建造大型對(duì)撞機(jī)》，對(duì)楊振寧提出的意見逐條反駁，華裔數(shù)學(xué)家丘成桐也對(duì)中國(guó)建造大型對(duì)撞機(jī)表達(dá)了支持態(tài)度。

實(shí)際上，大型對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目在今年6月向國(guó)家發(fā)改委申請(qǐng)“十三五”項(xiàng)目支持的過(guò)程中，已經(jīng)因?yàn)橐黄敝钗茨苓M(jìn)入下一輪評(píng)審。目前，中科院高能物理研究所獲得了科技部初步批準(zhǔn)的3600萬(wàn)元資金支持，用以對(duì)計(jì)劃發(fā)展項(xiàng)目的探測(cè)器和加速器部分關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行預(yù)制研發(fā)。大型對(duì)撞機(jī)的中國(guó)未來(lái)，依然無(wú)法確定。

針對(duì)公眾關(guān)心的成本預(yù)算、科研目標(biāo)、未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題，我們采訪了中科院高能物理研究所的兩位科學(xué)家，一位是從70年代中期參與中國(guó)高能加速器項(xiàng)目的資深科學(xué)家、高能所原副所長(zhǎng)張闖研究員，另一位是參加歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)、由國(guó)家“青年千人計(jì)劃”引進(jìn)回國(guó)的青年科學(xué)家朱宏博副研究員，他們分別是研究對(duì)撞機(jī)的兩個(gè)主要構(gòu)成部分——加速器和探測(cè)器的專家。同時(shí)我們還采訪到北京大學(xué)物理學(xué)院的馬伯強(qiáng)教授，他是多年從事高能物理理論研究的長(zhǎng)江特聘教授，我們希望能從更公平和廣泛的專業(yè)視角對(duì)這個(gè)問(wèn)題提供具有參考性的意見。

中科院高能所原副所長(zhǎng)張闖（右）與青年科學(xué)家朱宏博

三聯(lián)生活周刊：最近對(duì)大型對(duì)撞機(jī)的爭(zhēng)論很多，但對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題的討論門檻很高，能否向普通讀者科普一下什么是大型對(duì)撞機(jī)？

張闖：對(duì)撞機(jī)是研究物質(zhì)深層次微觀結(jié)構(gòu)最重要的高能物理實(shí)驗(yàn)裝置，兩束粒子在加速器的真空管道中加速，然后對(duì)撞，再用探測(cè)器搜集碰撞后的產(chǎn)物，就可以獲得物質(zhì)微小尺度上的信息。高能物理實(shí)驗(yàn)就是要“破壞”粒子，打碎它，研究它們內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。

加速器和探測(cè)器并不神秘。老式的顯像管電視機(jī)，里面就有電子槍，也可以說(shuō)是一臺(tái)小小的加速器。打開電視機(jī)，可以看到在顯像管上面寫著“高壓危險(xiǎn)，5000伏”，這就是說(shuō)它可以把電子加到5000電子伏特（eV）的能量。電子被加速后打到屏幕上，屏幕就是一個(gè)探測(cè)器，電子被掃描、調(diào)制之后就成為人們看到的電視畫面。不同的是，高能物理研究用的對(duì)撞機(jī)要把粒子加速到非常高的能量，比如歐洲的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)LHC，將兩束相反方向運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子分別加速到7TeV（7×1012eV）的超高能量，質(zhì)心能量（也稱為有效作用能量）高達(dá)14TeV，也就是14萬(wàn)億電子伏特，這就需要非常龐大、十分復(fù)雜的設(shè)備。但如果采用質(zhì)子打靜止靶，要達(dá)到LHC相同的有效作用能量，加速器的周長(zhǎng)大約要3300公里，差不多要占據(jù)整個(gè)歐洲大陸，這顯然是不現(xiàn)實(shí)的。因此，當(dāng)今建造的高能量前沿的粒子加速器無(wú)一不是對(duì)撞機(jī)。

高能物理研究里有這樣一個(gè)關(guān)系：研究的對(duì)象越小，需要用作“探針”的束流能量就越高。大家知道，上個(gè)世紀(jì)初以來(lái)，人類對(duì)于物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的研究，逐步分子、原子、原子核、核子（質(zhì)子與中子），深入到夸克和輕子的層次。如果做原子層次的研究，大約需要1萬(wàn)電子伏（1×104eV），研究原子核需要100兆電子伏（1×108eV）;研究更小的強(qiáng)子，比如質(zhì)子、中子等，那么我們需要1吉（1×109eV），10億電子伏;如果研究強(qiáng)子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，研究夸克和輕子，我們至少需要1TeV（1×1012eV），也就是1萬(wàn)億電子伏以上，這就需要對(duì)撞機(jī)作為研究手段。

三聯(lián)生活周刊：大型對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目現(xiàn)在受到了一些質(zhì)疑，在國(guó)際上也出現(xiàn)過(guò)一些失敗的大型對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目，比如美國(guó)的SSC半途而廢，浪費(fèi)了30億美元。當(dāng)然，高能所王貽芳所長(zhǎng)曾分析過(guò)，SSC失敗的原因主要是政府赤字且與國(guó)際空間站爭(zhēng)奪經(jīng)費(fèi)、美國(guó)兩黨政治斗爭(zhēng)、得州與其他地區(qū)的區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)等社會(huì)原因，但我們是否一定要選擇大型對(duì)撞機(jī)作為高能物理研究的主要方向，或者說(shuō)，大型對(duì)撞機(jī)在高能物理領(lǐng)域處于什么樣的地位？

朱宏博：對(duì)撞機(jī)目前是高能物理領(lǐng)域的主要研究手段，當(dāng)然并不唯一。通過(guò)宇宙射線、核反應(yīng)堆產(chǎn)生的中微子等，也可以進(jìn)行高能物理的實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)撞機(jī)的好處是人工可以控制，流強(qiáng)、亮度很高，能量也可以控制，這樣的話就可以做更深入的研究。

馬伯強(qiáng)：國(guó)內(nèi)高能界的同行們一直都在討論高能物理朝哪個(gè)方向發(fā)展，除了這個(gè)項(xiàng)目之外也提出過(guò)別的項(xiàng)目，比如Z工廠、EIC等，但目前的大型對(duì)撞機(jī)方案是最被理論界和實(shí)驗(yàn)界所看好的。中國(guó)在世界高能物理界能取得一席地位，應(yīng)該說(shuō)和過(guò)去在大型對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目上的成就有很大關(guān)系。國(guó)內(nèi)目前最重要的高能物理成就是20世紀(jì)80年代建成的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，在30多年的發(fā)展中，我們有很大收獲，在這個(gè)能區(qū)當(dāng)中獲得了非常重要的發(fā)現(xiàn)，比如τ輕子質(zhì)量的精確測(cè)量，這個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模型的檢驗(yàn)是有很大意義，另外還有四夸克態(tài)的發(fā)現(xiàn)，這個(gè)在國(guó)際同行當(dāng)中也引起很大關(guān)注

三聯(lián)生活周刊：在王貽芳所長(zhǎng)提到的大型對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目規(guī)劃中，具體的目標(biāo)分為兩步，第一步是環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（CEPC），第二步是超級(jí)質(zhì)子-質(zhì)子對(duì)撞機(jī)（SPPC），目前關(guān)于CEPC的科學(xué)目標(biāo)論述的比較多，但關(guān)于SPPC的論述很少，是不是我們對(duì)第二步如何研究還沒有想清楚？CEPC的科學(xué)目標(biāo)用一句話來(lái)歸納就是研究希格斯粒子，希格斯粒子為什么這么重要？

朱宏博：2013年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)就頒給了弗朗索瓦·恩格勒和彼得·希格斯，以表彰他們?cè)诎l(fā)展賦予基本粒子以質(zhì)量的希格斯機(jī)制方面所做的貢獻(xiàn)。他們的理論工作得到大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。希格斯粒子非常重要，它提供了一個(gè)機(jī)制去解釋粒子質(zhì)量的起源，這是人類非常感興趣的問(wèn)題。雖然LHC發(fā)現(xiàn)了它的存在，但在LHC上它的精度只能測(cè)量到10%的量級(jí)，人類對(duì)于它的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。關(guān)于它本身的性質(zhì)，包括它的質(zhì)量和其他粒子的耦合強(qiáng)度，以及它和自己的相互作用等最基本問(wèn)題都還沒有得到完全的解答。而且標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言了希格斯粒子，我們搞理論的同事也用其他的模型給出其他的預(yù)測(cè)，我們必須把精度深入，才能區(qū)分哪個(gè)模型是正確的。

SPPC可以和CEPC共享隧道，我們想把質(zhì)子對(duì)撞機(jī)的可能性放在這兒。但是什么時(shí)候去建造質(zhì)子對(duì)撞機(jī)，是要等很多條件成熟以后才去考慮的事情。我們不是一下子就跨越到質(zhì)子對(duì)撞機(jī)，而是需要等待各種條件的成熟，比如超導(dǎo)材料經(jīng)過(guò)20～30年的發(fā)展，技術(shù)足夠成熟，造價(jià)足夠低，這才能夠?yàn)镾PPC的建造提供必要條件。我們現(xiàn)在對(duì)CEPC-SPPC大的科學(xué)目標(biāo)框架是有的，比較清楚的是CEPC，SPPC要研究的東西太多了，我們還有很多年的時(shí)間。有一點(diǎn)確定的是，SPPC的能區(qū)非常高，目前世界能量最大的LHC是14TeV，SPPC要做到50TeV甚至100TeV。在能級(jí)上有一個(gè)明顯的拉開，我們會(huì)因此有更大的發(fā)現(xiàn)新物理的潛力。

馬伯強(qiáng)：如果從科學(xué)目標(biāo)上來(lái)否定CEPC的建造，我認(rèn)為是不合適的。高能物理在新的能區(qū)當(dāng)中，即使沒有突破性的成就，也有很多令這個(gè)領(lǐng)域非常新奇的發(fā)現(xiàn)，這在科學(xué)界是非常常見的。有很多例子，比如我們平常知道的質(zhì)子和中子，你可能認(rèn)為，質(zhì)子、中子發(fā)現(xiàn)了就可以了，剩下沒什么事情可做了，但是在質(zhì)子、中子結(jié)構(gòu)的這個(gè)方向上，其實(shí)有很多的發(fā)現(xiàn)，比如1932年就發(fā)現(xiàn)中子有反常磁矩，這非常意外，因?yàn)槿藗兌颊J(rèn)為質(zhì)子和中子是點(diǎn)粒子，是基本粒子，那么有反常磁矩的話表明這不是一個(gè)基本粒子，這是一個(gè)獲諾貝爾獎(jiǎng)的工作。另外還有20世紀(jì)50～60年代的時(shí)候，美國(guó)的斯坦福大學(xué)制造了一個(gè)直線加速器，那個(gè)加速器的量級(jí)現(xiàn)在來(lái)看非常低能，但當(dāng)時(shí)是非常高能的。這個(gè)加速器就是用高能的電子轟擊質(zhì)子，然后揭示出質(zhì)子有大小，它不是一個(gè)點(diǎn)粒子，它的大小大概是1飛米的量級(jí)，它的電荷是有分布范圍的，這也是一個(gè)獲諾貝爾獎(jiǎng)的工作。60年代末的時(shí)候，美國(guó)直線加速器中心的輕子核子深部非彈性散射揭示了質(zhì)子的部分子結(jié)構(gòu)，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，有人做了漸進(jìn)自由的理論工作，這個(gè)實(shí)驗(yàn)和這個(gè)漸進(jìn)自由也分別都是獲諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)別的。

所有這些就是為了說(shuō)明，并不是發(fā)現(xiàn)了希格斯粒子，我們就沒有必要去研究它了。希格斯粒子的很多性質(zhì)都值得研究，有可能導(dǎo)致很多意外的發(fā)現(xiàn)，這些意外的發(fā)現(xiàn)都有可能導(dǎo)致科學(xué)研究當(dāng)中突破性的進(jìn)展，都有可能對(duì)物理學(xué)產(chǎn)生非常大的影響。而且CEPC是正負(fù)電子對(duì)撞，它本身有很多優(yōu)點(diǎn)，它產(chǎn)生的希格斯粒子背景是比較清楚的。LHC是質(zhì)子和質(zhì)子對(duì)撞，或者質(zhì)子和原子核對(duì)撞，會(huì)產(chǎn)生大量粒子，在一片喧鬧當(dāng)中聽到了非常小的聲音，再把這個(gè)非常小的聲音放大。正負(fù)電子對(duì)撞的時(shí)候，能做到在某一個(gè)能區(qū)中是以希格斯為主的，這時(shí)信號(hào)就非常清楚。

三聯(lián)生活周刊：目前世界上最大、能量最高的粒子加速器是歐洲核子研究中心（CERN）的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC），它的隧道周長(zhǎng)是27公里，建在地下深處100米，中國(guó)計(jì)劃建造的對(duì)撞機(jī)隧道周長(zhǎng)預(yù)計(jì)50～70公里，甚至可能達(dá)到100公里，隧道長(zhǎng)度對(duì)高能物理研究有何重要意義？如此龐大的一個(gè)項(xiàng)目將會(huì)建在什么位置？

張闖：對(duì)撞機(jī)并不都是環(huán)形的，也有直線對(duì)撞機(jī)。在直線對(duì)撞機(jī)里，兩束粒子在相向安裝的直線加速器中加速，最后進(jìn)行對(duì)撞，比如日本在考慮建設(shè)的ILC（國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)）。對(duì)直線對(duì)撞機(jī)而言，粒子在加速管中通過(guò)時(shí)被加速，只能加速一次，不能重復(fù)加速。在環(huán)形加速器里，則是粒子每通過(guò)一圈就在安裝在環(huán)里的加速腔中得到一次加速。就拿我們的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)來(lái)說(shuō)，粒子在儲(chǔ)存環(huán)里每秒鐘回旋120萬(wàn)圈，也就是一秒鐘可以加速120萬(wàn)次，效率要高得多。但環(huán)形帶來(lái)的問(wèn)題是粒子在里面要拐彎，而相對(duì)論性的粒子在拐彎時(shí)會(huì)沿切線方向發(fā)出電磁輻射來(lái)，損失能量。這個(gè)現(xiàn)象叫作同步輻射。

隨著束流能量的提高，隧道為什么越做越大？有兩個(gè)因素，第一是磁場(chǎng)強(qiáng)度的因素。因?yàn)橐沽Ｗ邮D(zhuǎn)一定的角度，所需要磁場(chǎng)的強(qiáng)度是和能量成正比。如果我們想達(dá)到非常高的能量，而磁場(chǎng)又是一定的，那就只能讓半徑更大。第二是上面提到的同步輻射的因素。特別對(duì)于電子加速器，它在偏轉(zhuǎn)的時(shí)候發(fā)出的同步光要比質(zhì)子強(qiáng)很多很多倍。半徑越小，同步輻射損失的能量越大;要想減小能量損失，就必須加大環(huán)形加速器的偏轉(zhuǎn)半徑。

項(xiàng)目選址是一個(gè)十分復(fù)雜的工作，目前還沒有確定。對(duì)加速器來(lái)說(shuō)，需要地基很穩(wěn)定，有堅(jiān)硬的大片巖石，加速器要建在地下上百米深的隧道里，還要考慮水電和交通的基礎(chǔ)設(shè)施等等，以后能建設(shè)國(guó)際科學(xué)城?，F(xiàn)在已經(jīng)在秦皇島附近做了初步的地勘。這種大科學(xué)項(xiàng)目對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)作用是非常大的。

馬伯強(qiáng)：高能所這次提出的計(jì)劃站得角度比較高，膽子也比較大。過(guò)去我們比較保守，比如現(xiàn)在高能物理非常重要的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目，這個(gè)對(duì)撞機(jī)當(dāng)年建立的時(shí)候，事實(shí)上已經(jīng)不是國(guó)際上最先進(jìn)的了，國(guó)際上當(dāng)時(shí)的趨勢(shì)是朝能量越來(lái)越高發(fā)展，但是當(dāng)時(shí)中國(guó)國(guó)力不可能一下子就建一個(gè)世界上最先進(jìn)的加速器，所以我們選擇了一個(gè)特定的能區(qū)，即粲物理能區(qū)進(jìn)行發(fā)展。這個(gè)物理目標(biāo)在當(dāng)時(shí)也是遭到一些同行非議，這其中就包括楊振寧先生。我的印象是，楊先生說(shuō)，高能物理發(fā)展超出國(guó)家當(dāng)時(shí)的發(fā)展情況，一些關(guān)系國(guó)計(jì)民生的項(xiàng)目比如生物學(xué)的發(fā)展，比高能物理的發(fā)展更緊迫。但當(dāng)時(shí)李政道、丁肇中先生很支持，最后國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人做了決定，還是支持高能所這個(gè)項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)看這個(gè)項(xiàng)目也是有風(fēng)險(xiǎn)的，在那個(gè)能量區(qū)里，國(guó)外同行已經(jīng)跑馬觀花似地用機(jī)器做過(guò)探測(cè)，但我們用亮度更高的機(jī)器集中在這個(gè)能量區(qū)里發(fā)現(xiàn)了別人沒發(fā)現(xiàn)的東西。這一次的CEPC提出要做世界上一流的項(xiàng)目，如果這個(gè)項(xiàng)目得到批準(zhǔn)，中國(guó)高能物理界就一下子走到了世界的前列。

三聯(lián)生活周刊：我們?cè)趨⒂^北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)時(shí)了解到，大型對(duì)撞機(jī)最核心的兩方面技術(shù)分別來(lái)自提供對(duì)撞束流的加速器和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的探測(cè)器。我看王貽芳所長(zhǎng)提到說(shuō)，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)是我們下一步發(fā)展的很好的基礎(chǔ)，要充分利用這個(gè)項(xiàng)目紅利，把握好未來(lái)10年的窗口期。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，中國(guó)科學(xué)家在這兩個(gè)領(lǐng)域上是否處于世界領(lǐng)先位置？

張闖：從北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（BEPC）開始，經(jīng)過(guò)了30多年的發(fā)展，我們?nèi)〉昧艘恍┏删停趪?guó)際高能物理領(lǐng)域占據(jù)了一席之地，特別是在粲物理研究方面居于國(guó)際領(lǐng)先地位。2013年美國(guó)物理學(xué)會(huì)評(píng)出當(dāng)年的“十一大”物理學(xué)進(jìn)展，第一項(xiàng)就給了中科院高能所發(fā)現(xiàn)的四夸克粒子（日本也有發(fā)現(xiàn)報(bào)告）。中國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)在高能物理領(lǐng)域擁有了一批科學(xué)家。我們探測(cè)器的技術(shù)主要有北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)上工作的北京譜儀的基礎(chǔ)，從總體上已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平，其中有多項(xiàng)性能指標(biāo)是世界上同類裝置中最好的。這些探測(cè)器的技術(shù)可以應(yīng)用于未來(lái)的大型譜儀，當(dāng)然還要繼續(xù)提高性能，發(fā)展新型探測(cè)器技術(shù)。

另外，我們需要加強(qiáng)國(guó)際合作，目前的北京譜儀國(guó)際合作組，有13個(gè)國(guó)家和地區(qū)的50多個(gè)科學(xué)單位、400多位科學(xué)家在這里做實(shí)驗(yàn)，中國(guó)科學(xué)家在其中發(fā)揮了主導(dǎo)作用。建設(shè)CEPC的加速器的技術(shù)我們已經(jīng)相對(duì)比較成熟，相信經(jīng)過(guò)關(guān)鍵技術(shù)的預(yù)研就能開始建設(shè)，而SPPC還有差距，需要未來(lái)的發(fā)展，特別是在新型的高場(chǎng)超導(dǎo)磁鐵方面，畢竟我們想要做的是比LHC能量更高、探測(cè)層次更深的大型對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目。

朱宏博：預(yù)制研發(fā)是預(yù)算制定中非常重要一部分。很多部件要經(jīng)過(guò)預(yù)研才能給一個(gè)可靠預(yù)算。美國(guó)的大型對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目SSC失敗的重要原因之一是預(yù)研做得不夠充分，在技術(shù)不夠成熟的情況下倉(cāng)促上馬，造成工期延長(zhǎng)、造價(jià)上升，從一開始的30多億美元預(yù)算增長(zhǎng)到超過(guò)100億美元，逐漸無(wú)法控制，最終在已經(jīng)花了很多錢的情況下被迫停止。我們目前已經(jīng)拿到了科技部的3600萬(wàn)元的首期預(yù)研經(jīng)費(fèi)，只有把預(yù)研做扎實(shí)了，后面才能有一個(gè)更可靠的估計(jì)。加速器和探測(cè)器的預(yù)研工作兩年前就開始啟動(dòng)，CEPC計(jì)劃在2020年開始挖隧道，探測(cè)器的建造會(huì)靠后，有更多時(shí)間可以做相關(guān)研究。

三聯(lián)生活周刊：在楊振寧的反對(duì)意見中，一個(gè)重要的理由是大型對(duì)撞機(jī)的投入將會(huì)是一個(gè)無(wú)底洞，對(duì)它的投入將擠壓其他基礎(chǔ)科學(xué)的研究經(jīng)費(fèi)。王貽芳所長(zhǎng)在前幾天的回應(yīng)里也反駁了上述觀點(diǎn)，他認(rèn)為中國(guó)目前的基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)只占研發(fā)經(jīng)費(fèi)的5%，而發(fā)達(dá)國(guó)家一般是15%，目前我國(guó)的基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)還存在巨大的增長(zhǎng)空間，大約每年1000億元人民幣以上，因此不存在擠壓其他基礎(chǔ)科學(xué)經(jīng)費(fèi)的問(wèn)題。但如何來(lái)確保CEPC-SPPC不會(huì)像美國(guó)的SSC一樣因?yàn)轭A(yù)算嚴(yán)重超支而流產(chǎn)？

張闖：按100公里隧道的對(duì)撞機(jī)來(lái)估計(jì)，一期CEPC約在2022～2030年建設(shè)，工程造價(jià)（不包括土地、“七通一平”等）約400億元人民幣。如果這一步成功，且高場(chǎng)磁鐵所需新型超導(dǎo)材料技術(shù)成熟，價(jià)格下降到合理水平，未來(lái)二期SPPC的工程造價(jià)估算為1000億元人民幣，建設(shè)時(shí)間在2040～2050年。隧道長(zhǎng)度還沒有最后確定，50、70、100公里都有可能，主要是考慮性價(jià)比的優(yōu)化問(wèn)題，如果是100公里隧道的話，那么一期工程預(yù)算約為人民幣400億元，期望國(guó)際貢獻(xiàn)30%以上，其余70%～80%由中國(guó)承擔(dān)，大約300億元。

國(guó)家發(fā)改委對(duì)大科學(xué)裝置預(yù)算估計(jì)要求非常嚴(yán)格，每一個(gè)大型設(shè)備都要有預(yù)算清單，高能所多年來(lái)做的項(xiàng)目，經(jīng)費(fèi)上控制都比較好。目前我們經(jīng)費(fèi)估算的方法有兩種。第一種是推算模式，從國(guó)外現(xiàn)有的加速器成本來(lái)推算國(guó)內(nèi)條件下的加速器，當(dāng)然要加減各種因素，比如我們的人員費(fèi)不包含在經(jīng)費(fèi)中。另一個(gè)方法是一個(gè)部件一個(gè)部件累加計(jì)算，兩種方法的差別在20%以內(nèi)。

三聯(lián)生活周刊：楊振寧的反對(duì)意見里提到，70年來(lái)高能物理的大成就對(duì)人類生活沒有任何實(shí)在好處，而且短中期仍舊不會(huì)有。你們?nèi)绾蝸?lái)評(píng)價(jià)他的判斷？

張闖：建造對(duì)撞機(jī)的目的是研究物質(zhì)深層次微觀結(jié)構(gòu)及其轉(zhuǎn)化規(guī)律，現(xiàn)在確實(shí)看不到實(shí)際的用處。但未來(lái)應(yīng)當(dāng)會(huì)有用處，就像電子，當(dāng)初發(fā)現(xiàn)的時(shí)候也覺得沒用，但現(xiàn)在已經(jīng)離不開電子了。

建造對(duì)撞機(jī)的過(guò)程對(duì)科學(xué)研究和國(guó)民經(jīng)濟(jì)有非常大的促進(jìn)作用。比如之前提到的會(huì)造成能量損失的同步輻射效應(yīng)，已經(jīng)被證明在其他領(lǐng)域非常有用。同步輻射光比常規(guī)的X光機(jī)的亮度高千億倍以上，可以用在生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和凝聚態(tài)物理等領(lǐng)域，比如可以用它來(lái)研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。我國(guó)近幾年建成的上海光源，就是一臺(tái)在國(guó)際上性能最好的專用同步輻射裝置之一。對(duì)撞機(jī)集中了大量高新技術(shù)，包括微波技術(shù)、超導(dǎo)高頻技術(shù)、超導(dǎo)磁鐵技術(shù)、超高真空技術(shù)、機(jī)械加工工藝、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、快速電子學(xué)、大功率電源、先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)等。對(duì)撞機(jī)的建設(shè)可以推動(dòng)相關(guān)高科技工業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高我國(guó)的科技實(shí)力與整體工業(yè)水平，其中有些技術(shù)成果可直接轉(zhuǎn)化到與國(guó)民經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)的領(lǐng)域。比如對(duì)撞機(jī)中發(fā)展的射頻功率源，可應(yīng)用于電視技術(shù)和雷達(dá)等。

朱宏博：還有一個(gè)尤其重要的是磁鐵的研究。現(xiàn)在的歐洲LHC用的磁場(chǎng)是8個(gè)特斯拉左右，是地磁強(qiáng)度的10萬(wàn)倍左右，將來(lái)SPPC要用到20個(gè)特斯拉乃至更高的超導(dǎo)磁鐵，這個(gè)技術(shù)現(xiàn)在全世界也沒有。SPPC會(huì)帶動(dòng)超導(dǎo)技術(shù)發(fā)展，可以用來(lái)做電機(jī)、核磁共振，在人口、環(huán)境、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有非常廣泛的應(yīng)用。技術(shù)會(huì)引導(dǎo)應(yīng)用，很多加速器和探測(cè)器的技術(shù)，可以在國(guó)土安全、航空航天、醫(yī)療成像、工業(yè)探測(cè)上有應(yīng)用。

而且大科學(xué)裝置也有相當(dāng)大的科學(xué)教育的價(jià)值。我們高能所雖然在每年5月有開放日，但是和CERN（歐洲核子研究中心）比起來(lái)要差得遠(yuǎn)了，我在CERN工作的時(shí)候幾乎每天都能看到絡(luò)繹不絕的來(lái)參觀的小朋友，說(shuō)實(shí)話我很羨慕這些小朋友。

三聯(lián)生活周刊：大型對(duì)撞機(jī)如果建造成功，將對(duì)中國(guó)在世界科學(xué)界的地位有什么影響？

張闖：會(huì)使中國(guó)成為國(guó)際高能物理研究的中心。我們的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)在它工作的粲物理能區(qū)是世界上性能最好的裝置，它的主要指標(biāo)對(duì)撞亮度是同一能區(qū)的美國(guó)康奈爾大學(xué)對(duì)撞機(jī)的亮度的14倍，所以他們的對(duì)撞機(jī)就終止了工作，美國(guó)科學(xué)家來(lái)北京做實(shí)驗(yàn)，參加合作組。中國(guó)科學(xué)家在BEPC上，加速器和探測(cè)器的研制，到實(shí)驗(yàn)方案制定、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，都是發(fā)揮了積極的主導(dǎo)作用。將來(lái)的CEPC-SPPC也會(huì)是這樣。

朱宏博：如果CEPC確定在中國(guó)建造的話，很多國(guó)外的科學(xué)家會(huì)來(lái)中國(guó)，這個(gè)流動(dòng)是必然的，對(duì)撞機(jī)在哪兒，就意味著做最好科學(xué)的潛力在哪兒。

另一方面非常重要的是對(duì)中國(guó)科學(xué)家隊(duì)伍的培養(yǎng)。這種對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的持續(xù)投入一定會(huì)收到回報(bào)，可以參考日本的例子。積累一定時(shí)間，從量變到質(zhì)變，會(huì)產(chǎn)生一大批頂級(jí)的科學(xué)成果，也會(huì)產(chǎn)生一大批最優(yōu)秀的科學(xué)家。公眾關(guān)心的諾獎(jiǎng)也是水到渠成的，后面自然會(huì)有，當(dāng)然那并不是我們一開始的目的，只是副產(chǎn)物罷了。