从三篇旧闻看“大型对撞机”_风闻

中科院高能所回答“CEPC上可能实现的重大突破是什么” ？

如果CEPC发现了新物理的迹象，可以在同一隧道中建设质子对撞机，直接寻找新物理 ，50年的发展计划，50年的世界领先

●      CEPC的科学目标不是直接寻找超对称，而是对Higgs的性质及其他标准模型的参数做精密测量，通过寻找与标准模型不一致的地方，间接发现新物理

●      模型无关的分析，特别是希格斯质量的自然性问题告诉我们新物理大概会出现在1-10 TeV

●      目前已知的标准模型的问题，包括质量等级，真空不稳定、没有暗物质粒子、中微子（质量）、希格斯粒子自耦合问题等，都跟希格斯粒子有关。

●      希格斯粒子的仔细研究是粒子物理研究必不可少的一步

●  CEPC可以最精确地测量希格斯粒子，做出重大科学发现；CEPC可以把Z,W粒子的测量精度提高1-2数量级，和希格斯一起，全方位、最高精度地检验标准模型，寻找新物理，实现重大突破。

《大型对撞机，美欧日如何取舍？》2016年09月14日 来源：文汇报

       近日，关于中国是否应主导建设大型对撞机的问题成为科学界争论焦点。全球范围内，对于这样一种高投入设施，即使是经济富裕、重视科研的欧美和日本，也都慎之又慎。

　　支持者认为，新一代对撞机将成为引领全球粒子物理研究的“王牌”。然而，这注定是一场“烧钱”的竞争。巨额投入与尚不明朗的研究前景，让各国掂量再三。

　　欧洲:谨慎决定未来方向

　　欧洲拥有全球最大、能量最高的粒子加速器———大型强子对撞机(LHC)，其质子对撞能量为14TeV(万亿电子伏特)，轨道长度27公里，有来自30多个国家的超过2000名物理学家参与。LHC所在的瑞士与法国交界地区已发展为汇聚全球研究者的科学中心，100多位中国研究者在那里工作。

　　2012年，科学家宣布利用LHC发现了被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子，完成了粒子物理所谓的“标准模型”。然而，LHC目前已经达到其设计能量，要进一步寻找新粒子，需建设能量和精度更高的机器。

　　负责运营LHC的欧洲核子研究中心(CERN)发言人阿诺·马尔索利耶接受新华社记者专访时说，未来10年LHC将进行大规模升级，并运行至2035年，届时产生的对撞能量将是现在的数倍。此后，CERN计划建设对撞能量达100TeV的新一代环形　(质子)对撞机，轨道总长将达100公里。

　　“但在任何关于新对撞机的决定敲定前，我们需要积累更多来自LHC的结果，这些结果将决定未来选择的方向，”马尔索利耶说。今年8月5日，CERN在美国芝加哥召开的国际高能物理大会上宣布，去年12月LHC疑似发现比希格斯玻色子更重粒子的迹象只是实验数据失误。这令物理学家们极为失望，也让能否发现超越“标准模型”的新物理的前景更加不明。为此，CERN正在研究“多种选择”。

　　英国《自然》杂志认为，直到本世纪30年代中期，CERN都将忙于提高LHC的质子束密度而非增强能量。

日本:注重“经济实用”

　　日本已经完成了下一代大型对撞机的初步工程设计，并得到美国能源部和CERN的支持。与欧洲不同，日本选择建设更加“经济实用”的直线对撞机。

　　日本高能加速器研究机构(KEK)冈田安弘接受新华社专访时介绍，日本研究界一直在向政府建议由日本主导国际直线对撞机(ILC)计划。

　　冈田安弘说，ILC将在总长约31公里的地下隧道开展正负电子对撞，虽然对撞能量仅为1TeV，却可更好地分析对撞后新粒子特性，在精密测定希格斯粒子、探寻新物理方面的能力远超LHC，还可在发现暗物质粒子方面加强同LHC的互补性研究。ILC造价约78亿美元，日本岩手县及宫城县被列为候选建设地，预计将于本世纪20年代后期开始运转。

　　不过，文部科学省下设的专家小组对媒体表示，日本将等到2018年欧洲的LHC首次最大能量运行后再作决定。日方也在研究经费的相关风险。冈田安弘说，日本的出资比例还需通过政府间交涉决定。由日本文部科学省和美国能源部组成的联合小组正在讨论如何降低ILC开支，认为造价还可降低15%。

　　美国:主动放弃“烧钱”竞争

　　美国超导超级加速器(SSC)建设项目在上世纪的“夭折”，是美国科学史上的伤心往事。美国从大型对撞机竞争中“出局”，此后也未就开建新一代大型对撞机有新规划。

　　在SSC项目选址地得克萨斯州爱丽丝，已建成的22.5公里的地下隧道被弃。美国物理学会会士韩涛对新华社记者说:“宣布终止SSC让高能物理研究的中心从美国移到欧洲。”SSC对撞能量达40TeV。然而该项目经过几年建设，在完成了约20%、花掉了20亿美元后于1993年被美国国会取消。

　　当年美国物理学界分为两派，反对建设方主要担心对撞机挤占其他基础科学研究经费，影响力最大的声音来自诺贝尔奖得主菲利普·安德森。

　　菲利普·安德森在接受新华社记者专访时说:“我认为反对建设超级对撞机终究还是对的。”他认为，粒子物理学家太执著于高能量对撞这个代价极大的单一研究方式，而忽略了其他重要的实验事实(比如暗能量、暗物质等问题)比追逐高能量还有意义。

　　如今，美国最高能量的对撞机是始建于1983年的费米实验室的加速器Tevatron，对撞能量为1.96TeV。美国更寄望通过中微子研究揭示“标准模型”外的秘密。费米实验室计划耗资10亿美元建造长基线中微子设施，成为世界中微子研究的领导者。

　　一些研究者认为，目前处在观望阶段的日本、欧洲和尚无计划的美国会给中国建设大型对撞机带来难得的十年“窗口期”，中国的经济基础和科技决策机制在推行大科学项目上更具优势;但反对者认为中国并不具备欧洲多年的技术积累、人员合作基础和完备的配套基础设施，也没有日本的“差异化”竞争策略。

《环形正负电子对撞机<概念设计报告>》2018年11月16日 来源：光明日报

　　光明日报北京11月15日电（记者齐芳）环形正负电子对撞机（CircularElectron Positron Collider， CEPC）研究工作组14日在京正式发布CEPC的两卷《概念设计报告》，分别是《加速器卷》和《探测器和物理卷》。

　　CEPC是由中国高能物理学家于2012年提出的一项大型国际合作项目，这一大型科学装置拟采用100公里周长的对撞机环形隧道，至少会有两台探测器同时进行科学实验。

　　中国科学院高能物理研究所所长、CEPC指导委员会主席王贻芳院士介绍，《加速器卷》介绍了加速器整体设计，包括直线加速器、阻尼环、增强器和对撞机。另外，还介绍了低温系统、土木工程、辐射防护等一系列重要支撑设施，以及讨论了CEPC升级的可能选项。《探测器和物理卷》展示了CEPC的物理潜力，介绍了探测器的设计概念及其关键技术选项，重点对CEPC的探测器和物理研究做了深入评估，并讨论了未来探测器研发和物理研究的初步计划。

　　王贻芳表示，在CEPC的建设之前，必须以《概念设计报告》为基础完成关键技术预研，项目团队计划于2018年至2022年间建成一系列关键部件原型机，验证技术和大规模工业加工的可行性。

　　尽管CEPC还未通过国家立项，但CEPC团队希望能够在“十四五”期间开始建设，并于2030年前竣工。王贻芳说：“CEPC初步实验计划是在质心能量240GeV处运行7年来研究希格斯玻色子，随后2年在91GeV处运行用来研究Z玻色子和重味物理，另外计划一年时间在160GeV附近研究W玻色子物理。CEPC未来可能发展方向之一是升级为一个超级质子、质子对撞机，质心能量将达到100TeV，可以在大范围内直接寻找新的物理现象和物理规律。”

　　国际未来加速器委员会和亚洲未来加速器委员会主席、墨尔本大学教授乔福瑞·泰勒评价：“这是CEPC这样一个用于基础研究的大型科学装置的重要发展里程碑”，“毫无疑问，国际高能物理界非常希望参加CEPC的研发和将来的科学实验，这将会大大促进对物质最基本组成单元的进一步理解。”

《大型环形对撞机：中国CEPC“对撞”欧洲FCC》2019年02月15日 来源：科技日报

       2月14日18时，王贻芳院士登上了飞往美国华盛顿的航班。他是要参加美国科学促进会年会,并在大型科学研究设施的全球合作分会上，介绍中国科学家的观点。全球化不仅在经济领域，在科学研究上也很重要，特别是在大型科学研究设施上。

       作为中科院高能物理所所长，王贻芳是大型环形正负电子对撞机（CEPC）的主要提出者和推动者。当国内还在质疑这样的大型环形对撞机在科学上是否必要、300亿元的预算是否太高、工程的技术方案是否可行时，欧洲核子研究中心（以下简称欧核）在春节前夕公布了他们的未来环形对撞机（FCC）的《概念设计报告》，计划投巨资分两步建设下一代的超级对撞机。

       2012年，中国高能物理学家提出了CEPC计划。然而，计划甫一提出，就在科学界掀起轩然大波。支持者主张超级对撞机是中国高能物理学的一个重大历史机遇，一个能够领跑世界的机会；反对者认为建超级对撞机耗资巨大，性价比不高，在国家科研经费投入总体相对稳定的情况下，这样的工程将会挤占其它研究的份额。

       去年11月14日，有上千名世界各国科学家参与的、用时6年的中国CEPC《概念设计报告》完成。

       对比中欧方案，可以发现，欧核的FCC与中国的CEPC大同小异：都是周长100公里，都走先电子对撞后质子加速的技术路线。当然，两者的造价不一样，中国的全部费用约为欧核费用的一半左右。中国CEPC的一期工程计划2030年完成，二期工程计划2040年完成；而欧核的FCC一期工程计划在2040年前后完成，二期计划能在2050年代后期投入使用。前后相差基本都是10年。

       王贻芳在接受科技日报记者独家专访时说，在工作模式上，欧核的FCC是从低能到高能逐渐增加，而中国的CEPC则可以做到高能低能随时切换。“我觉得CEPC的工作模式更好一些，可以根据不同的科学目标，灵活选择不同的工作模式。而FCC的工作模式却是固定的。”

       王贻芳认为，到目前为止，我们还没有与其他国家和地区在最热门和关键的大科学装置上开展过直接竞争，我们更多地是在做填补空白和拾遗补缺的工作。“建设超级对撞机，对中国高能物理来说是一次重大机遇。我们有10年的窗口期，有非常大的把握取得成功，可能改变世界高能物理研究的格局。如果错过这个机遇，我们就只能继续做拾遗补缺的工作了。”

       此次公布的欧核方案进一步验证了中国方案的可行性。中国的CEPC计划在国际上首先提出了先电子对撞再过渡到质子对撞这一大型环形对撞机的方案。但这一路径当时并没有得到全球科学家，特别是欧核的认同。“2012年之前，高能物理学家都认为高能加速器未来的发展趋势是直线对撞机，我们提出建设环形对撞机以后，在欧核内部引发了激烈辩论，最后他们才决定把环形对撞机作为发展超级对撞机的参考。”王贻芳说，欧核最初选择的路径是质子对撞机，而不是作为第一步的电子对撞机。

       经过5年多的研究，大家逐渐认识到，先电子后质子，无论从科学上还是从技术上，都是最可行的方案。欧核的FCC方案最终也选择了此路线。这从科学和技术两方面证明了中国CEPC设计方案的正确性。

       规模大，投资高，但科学前景光明。建还是不建，这是分别摆在中国和欧盟面前的一道选择题。