粒子對撞機究竟能給我們的科學研究帶來什麼？

對撞機究竟能給我們的科學研究帶來什麼？斥資1，400億的粒子對撞機為何遭到反對？對撞機計劃究竟是不是一場賭博？帶著這些疑問，今天我們就來聊聊微觀粒子的探索程序，瞭解中國建造對撞機的坎坷途徑。

要說起我國的粒子對撞機，就不得不說被譽為“中國粒子加速器之父”的謝家麟院士，國家最高科學技術獎獲得者，國際著名的加速器物理及技術專家。1951年，謝家麟在拿到斯坦福大學物理系的博士學位後，正準備歸國，不料卻遭到了美國移民局的調查，行李遭到扣留並禁止出鏡，無奈之下謝家麟被迫回到美國，四年後謝家林研製出了世界第一臺高能醫用加速器，這種儀器對治療癌症效果顯著，因此，他收到了美國移民局的入籍邀請。為把他留下，美方給他開了極其優厚的條件，然而謝家麟拒絕了這些邀請，選擇回到祖國，為新中國的科研建設出一份力。

謝家麟

在謝家麟剛剛回國之時，國內幾乎沒人知道加速器是什麼？更別提相關材料技術和人才了。謝家麟並沒有放棄，並很快組建了一支自己的研究團隊。就這樣，他一邊帶領團隊攻堅技術難題，一邊在清華大學和中科院講課宣傳，為自己的團隊選拔人才。除了選拔人才，謝家麟團隊向國家申請了支援。要知道，在當時的情況下如果沒有電子加速器，我們就無法對高能物理進行研究，兩彈一星也就無法順利完成。所以，國家也意識到了電子加速器的重要性，並給予了謝家麟團隊足夠的資金與技術支援。終於，在經歷了重重困難之後，謝家麟團隊終於在1960年成功研製我國肪衝功率最大的速調管和我國最早的一臺可向高能發展的30MeV電子直線加速器。它在各個領域都有著非常重要的作用，尤其是在當時的兩彈一星和國防建設工作中顯得尤為重要。

電子加速器的加入讓我國在科技領域奮起直追。在完成了電子加速器的建設之後，謝家麟團隊開始了對撞機的研究。當時的歐洲各國聯合研製成功了世界上最大的正負電子對撞機。國內許多科學家都認為我國沒有那麼多錢，最好不要建設這種機器，而謝家麟團隊認為我們完全有能力做出來屬於我們自己的正負電子對撞機。他排除萬難，終於在1972年向國家提出建設我國自己的粒子物理實驗基地。1983年底，國家授予了謝家麟團隊研製北京正負電子對撞機的權力。經過四年的努力，我國首臺電子對撞機對撞成功，北京正負電子對撞機也成為兩彈一星之後的一項重要的科研突破。時至今日，北京正負電子對撞機仍是世界八大高能加速器中心之一。他的成績讓之前剛剛起步的新中國完成了科技追趕。

可是到了今天，另一項問題又出現在人們的視線之中，而且有兩位物理學界的大佬級人物為此爭論不休。

對撞機

有什麼用途

？

簡單地說，對撞機就是科學家們用來解開原子核的秘密的工具，也是當前科學家用來了解原子核內部秘密的最重要的科研裝置。

想知道那些更小的粒子的構成與組合，就把比原子還小的粒子亞原子，也稱作強子，放到加速器里加速，透過加速產生碰撞把這些粒子打碎，再透過分析計算，研究這些小粒子的結構和屬性。對撞機就是這樣的一臺粒子加速器，用來加速粒子運動速度，用電和磁場讓粒子加速並碰撞。最開始只是加速一個粒子，去碰撞另一個固定的粒子，叫做把射。後來科學家們又將兩個或多個粒子同時加速，讓他們實現對撞，對撞機就是這樣來的。由於對撞機的使用需要很多能量，所以這一方面的物理研究也被稱為高能物理。這一研究在上世紀50年代便開始實施。最早的對撞機於1961年開始執行，我國的北京正負電子對撞機在20世紀80年代還是很先進的。

建造對撞機

機

的目的

1、為了尋找一種超對稱粒子。這種粒子來源於物理學家的一種假說理論，弦理論。

透過多年對對撞機的反覆實驗，科學家們才總結得出這個理論，並且進行了複雜的計算。猜想還存在一種超對稱粒子。也就是楊振寧教授猜想中提到的粒子。

2、完成一個完整的粒子模型。高能物理實驗已經建立了一個預設的標準模型，但這個模型還存在很多設想和缺陷，並不能完整統一的表達所有粒子。

3、證明西子的存在，就是被稱為上帝粒子的希格斯玻色子。

2008年9月10日，歐洲大型槍子對撞機（LHC）正式啟動執行。它位於瑞士和法國的交界處，是當前世界上規模最龐大的科學工程。

LHC

科學家們期望在對撞擊強大能量的幫助下可以模擬宇宙大爆炸之後的瞬間狀況，探秘希格斯粒子、暗物質等未解之謎。2012年7月4日歐洲核子研究中心釋出，已經發現了西格斯粒子的存在。2013年透過對撞機實驗初步確認了西格斯粒子，並將他命名為西格斯波色子。這種粒子是由物理學家彼得·希格斯提出的。彼得·希格斯認為空間就像水，水中物體在運動過程中會因為阻力而使運動變得困難，同樣，粒子在穿梭空間時也會遇到某種阻礙，必須要有付出才能獲得加速度。在宏觀世界裡被體現為質量空間中這種物質獲得質量的機制，被叫做希格斯場。後來歐洲建造了大型粒子對撞機，也證明了希格斯場的存在。上帝粒子的出現，見證了歐洲大型強子對撞機的輝煌。與此同時，我國的粒子對撞機計劃也開始起步。

自從有人提出，我國需要建造大型粒子對撞機的建議之後，國內就出現了很多不同的聲音，有支援建造的，也有極力反對的。首先我們就來看看最大的支持者王貽芳院士的看法

王貽芳，我國實驗高能物理學家，中科院院士，長期從事高能物理實驗研究。在中微子方面，是大亞灣實驗方案的主要提出者，領導完成其設計、建設與研究；提出並領導了江門中微子實驗。對於為什麼要建大型對撞機，他發表過一次演講，大概意思是說，研究高能物理或者量子物理，就是要搞清楚粒子標準物理模型背後的秘密，而要了解它，就需要一個種方法，這就是環形正負電子對撞機。

透過之前歐洲LHC的成功，我們可以看到高能物理作用遠遠不止探尋事件真相，也可用作許多科研甚至醫學方面，對於人類的貢獻是非常巨大的。如果我國有了屬於自己的大型加速器，既是中國科學發展的一個重大機遇，也能改善我們的國際環境，更能體現出我們體質上的優勢，而且根據國際上的研究，這樣的一個巨大加速器投入產出比約為1比3，這種投入也是完全值得的。

從王貽芳院士的演講中，我們知道是完全支援中國打造屬於自己的大型對撞機的。當這個想法被提出之後，我國採取了投票的方法來決定大型對撞機的命運，結局大家都知道了，最終以反對方一票領先勝出而作罷。而反對方的代表就是我國著名的物理學家楊振寧先生。楊振寧院士表明，粒子物理的研究到了今天，已完全不需要過分依賴強子對撞機的使用，只需要把多年來對撞機的實驗報告整合論證來尋找新的理論性突破。並同時提出發展半導體，停止對撞機的研究。如今，種種“卡脖子”的出現，中國在光刻機和晶片方面的落後，才發現楊振寧先生的提議原來是正確的。

現在再來說一下楊振寧院士的反對理由，首先，對撞機專案過於燒錢。美國在里根總統執政時期曾批准了強子對撞機計劃，在投資了近30億美元之後還是沒有具體效果，而後期預算實在太大，最終在克林頓時期被廢棄。最後在美國的支援下近40個國家投資上百億美元，集合了2，000多名世界頂尖科學家，才在瑞士修建了強子對撞機（LHC）。LHC至2008年執行以來，除了西子外幾乎沒有別的任何成果。而且故障頻繁，執行費用巨大，維持成本簡直就是個無底洞。其次是實驗中的技術和人才不可能只靠一個國家就能全部涵蓋，必須要有國際支援合作。這樣一來，根本就不存在所謂的自主研究專案，且粒子理論尚不成熟，高能物理還處於低谷期。這個時候斥巨資打造大型對撞機完全是在巨資豪賭。

最後，我國還處於科技發展階段，雖然很多方面已經有所成就，但距離世界頂級還相距甚遠，這些巨大的投資，應該用在其他實用性和技術性領域，爭取擁有智慧財產權。否則，一旦失敗，那將不僅僅是一次極大的經濟損失，也將會讓我國在其他方面的科研進度落後。儘管堅持建設的王貽芳認為這是一次目光長遠的決策，在未來也會有不可估量的好處，但無論如何，楊振寧都堅持自己的反對意見。最近還有人希望建造超大型對撞機，可眼下針對華為的各種制裁及晶片禁令讓我們突然意識到，半導體的發展已迫在眉睫了。

高能物理是一項極其複雜的學科，目前世界上仍有許多問題等待著我們的解答，或許大型對撞機在未來可以為人類帶來福音，但是以目前來看，我們確實應該把重點放在其他方面，畢竟費用過於巨大，5g 時代又即將到來，未來科技是什麼樣子還是很值得期待與探討的。