资助物理学:谨慎和创造力的案例 - 彭博社
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更大并不总是更好。
摄影师:瓦伦丁·弗劳劳德/法新社
一名抗议者在上个月的第比利斯举着一幅描绘俄罗斯总统弗拉基米尔·普京和格鲁吉亚商人、前总理比兹纳·伊万尼什维利的横幅。
摄影师:瓦诺·施拉莫夫/法新社为什么粒子有质量?这是已故诺贝尔奖获得者物理学家彼得·希格斯一直关注的问题。他提出的解释引发了长达半个世纪的探索,最终在2012年发现了以他名字命名的玻色子。
这一发现由欧洲核子研究中心(CERN)的科学家完成,完成了描述粒子行为和基本力相互作用的标准模型。这是一次实验上的胜利,带来了许多附加好处。但这也可能标志着一种特定研究方法的顶峰:建造越来越大的粒子加速器。
随着大型强子对撞机(LHC)在2040年左右达到寿命终点,欧洲核子研究组织CERN正在计划建造一个庞大的继任者,允许进行更高能量的实验。未来圆形对撞机,它需要在瑞士和法国乡村下挖57英里的隧道,是LHC长度的三倍多,估计初始阶段的成本超过170亿美元,最终对撞机可能需要另外500亿美元,直到2070年代才能完工。预计成本将上升,截止日期将延长。
可以肯定的是,仍有许多谜团有待解开。宇宙中约95%由暗物质和暗能量组成,两者都尚未被很好地理解。可能还有新的粒子等待发现。希格斯玻色子本身还需要进一步研究。但未来圆环对撞机将在没有彼得·希格斯为其前身提供的那种路线图的情况下建造。发现新的物理可能需要更高的能量尺度,或者超出新对撞机的限制。考虑到几代人的时间框架和成本,这是一个导致徒劳无功的公式。
许多其他有前途的实验正在进行中,既用于探索能量前沿,也用于寻找超出标准模型的物理学,从对中微子的雄心勃勃的新研究到测量宇宙最早信号的望远镜。美国的科学家正在探索建造一个μ子对撞机,如果能够克服技术障碍,它将以更高的能量进行更干净的碰撞,并且占地面积更小。使用等离子体尾场加速技术的对撞机显示出类似的潜力。
同样重要的是追求规模较小的项目。CERN在三月份发布了一则公告,关于寻找隐藏粒子实验,或称SHiP — 提供了一个例子。SHiP将把来自CERN超级质子同步加速器的过剩高强度质子束直接对准一个固定靶,过滤掉传统粒子以侦测与普通物质弱相互作用的隐藏粒子。其成本约为1亿欧元,合理可行。而且不应该需要一生的时间来建造;设计师们预计到2030年将收集数据。如果SHiP找到了什么,它可能成为物有所值的最终投资,利用现有工具来解决该领域中一些最持久的问题。
资助物理学仍然是非常明智的。除了推动科学知识的发展和维持一支技术娴熟的劳动力之外,这种研究还催生了一系列有用的发明,包括医学成像技术、癌症治疗、先进的计算网络、放射性碳定年法、超导磁铁和万维网。它还有助于解释宇宙的最深层真理,这应该算得上什么。
但是建造越来越大的粒子对撞机看起来可能会有递减的回报,并且很可能会排挤其他值得的努力。这种风险可能会随着时间的推移而减少:新技术可能会改进当前的技术,或者理论上的进步可能会提供一条新的探索路线。但就目前而言,欧洲的领导人需要仔细权衡成本和收益,并且要对解决存在的谜团采取其他方法持开放态度。
格鲁吉亚正在经历其“马丹时刻”。与乌克兰的情况有着明显的相似之处,对于美国和欧洲来说,问题是如何应对;对于抗议者来说,问题是他们是否也应该有一个“亚努科维奇时刻”,在那个时刻他们试图推翻政府。对于第一个问题的答案很复杂,但对于第二个问题很简单:不。
就像2013年至2014年冬天的基辅一样,巨大的人群一直涌向格鲁吉亚首都第比利斯的街头。抗议的直接原因是执政的格鲁吉亚梦想党在议会提出的外国代理人法,该法案由该党领袖和资助者、亿万富翁比兹纳·伊万尼什维利倡导。