【于思專欄】中國可能在2027年開始建造世界上最大的粒子對撞機

中國希望在三年內建造一個價值50億美元的粒子粉碎機，擊敗歐洲提出的巨型對撞機。100公里長的圓形電子正電子對撞機（CEPC）旨在測量希格斯玻色子 - 一種賦予一切品質的神秘粒子 - 以精緻的細節。這些資訊可以回答關於宇宙如何演化以及為什麼粒子以它們的方式相互作用的基本問題。傑瑪·康羅伊（Gemma Conroy）發表在最新一期《自然》(Nature)的<中國可能在2027年開始建造世界上最大的粒子對撞機>( China could start building world's biggest particle collider in 2027)指出，這座耗資50億美元的設施將比歐洲科學家提出的類似設施更便宜、更大、更快(The US$5 billion facility would be cheaper, bigger and faster to build than a similar one proposed by European scientists.)
超大型對撞機將耗資52億美元
明年，CEPC的提案將提交給中國政府，以納入其下一個五年計劃。根據6月3日發佈的一份綜合技術設計報告，如果能夠獲得政府支持，建設可能會在2027年開始，大約需要十年時間1.該報告估計，超大型對撞機將耗資364億元人民幣（52億美元），這將使其建造和運行成本大大低於歐洲耗資170億美元的未來圓形對撞機（FCC）。如果獲得政府批准，歐洲設施的建設將於2030年代開始。
在其巨大的地下隧道內，CEPC將以極高的能量將電子及其反粒子正電子粉碎在一起，以產生數百萬個希格斯玻色子。它們的數量之多將使研究人員能夠比以往任何時候都更詳細地研究這種粒子，香港科技大學的理論物理學家安德魯·科恩（Andrew Cohen）說。通過更精確地測量希格斯粒子，研究人員將能夠探索超越標準模型的問題 - 關於宇宙構成的主要但不完整的理論 - 例如暗物質的本質以及為什麼宇宙中的普通物質比反物質更多。
中國巨型對撞機計劃內幕，這將使大型強子對撞機相形見絀
最新的報告包括加速器布局設計和元件原型的詳細藍圖，中國科學院北京高能物理研究所所長、物理學家王一芳說。它還包括對三個潛在地點的評估：秦皇島、長沙和湖州。“我們現在有信心這是一台真正的機器，我們可以製造，”王說。
計劃用於中國巨型機器的許多元件已經在該國的其他設施進行測試，歐洲核子研究中心（CERN）的物理學家弗蘭克·齊默爾曼（Frank Zimmermann）說。其中包括北京近乎完整的高能光子源。齊默爾曼說，鑒於中國已經擁有類似於CEPC的對撞機 - 北京電子正電子對撞機 - 該國現在在這一領域的專業知識可能比整個歐洲的總和還要多，齊默爾曼說，他是CEPC技術設計報告審查委員會主席，也參與了FCC。“他們取得了很大的進步，”他說。
中國有能力獨立建造CEPC的加速器
CEPC國際諮詢委員會成員科恩說，技術設計報告表明，中國有能力在幾乎沒有國際研究人員幫助的情況下建造CEPC的加速器。“如果他們想建立加速器並向前邁進，他們可以。但他補充說，中國可能需要利用外部專業知識來開發對撞機的探測器，這不是報告的重點。
鑒於持續的地緣政治緊張局勢，CEPC可能面臨的另一個障礙是吸引其他國家的資金，馬薩諸塞州波士頓大學粒子物理學和量子場論的歷史學家和哲學家曹天宇說。“我認為西方在幫助中國方面會有更大的阻力，”曹說。
王毅相信CEPC將是一項國際努力。他指出，國際研究人員已經佔到中國一些大型物理設施團隊的30%至50%，其中包括將於今年開始運行的江門地下中微子天文臺。“我們相信（CEPC）會是類似的，”他說。
與此同時，Wang和他的團隊正在編寫一份工程設計報告，該報告將更詳細地概述CEPC的建設。“我們正在努力確保我們為這樣的專案做好了充分的準備，”王說。