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中科院高能物理研究所研究员:科学研究的“撞门”最令人激动

所属分类:新闻动态 发布日期:2021-11-04 17:56:53 浏览次数:

  本报独家专访中科院高能物理研究所研究员阮曼奇

  “科学研究的‘撞门’最令人激动”

  在近一个小时里,阮曼奇对大型环形对撞机建设、开放科学及基础研究、青年人才成长等话题侃侃而谈。采访结束,他急匆匆地赶去了世界顶尖科学家莫比乌斯论坛,“交流和讨论是科学研究的重要组成部分,我很享受。”

  找出宇宙神秘“宝藏”

  “大自然把给人类的‘礼物’藏在了宇宙的每一个角落,而科学家的使命,就是找出这些神秘‘宝藏’。”阮曼奇说。希格斯粒子或许是这句话最好的例证。作为物质的质量之源,由于难以寻觅又极为重要,它被称为“上帝粒子”。2012年,这种粒子在被预言半世纪后终获实验确认。

  希格斯粒子的发现使得整个科学界为之激动。这一发现不仅证实了粒子物理标准模型预言的完整粒子谱,而且希格斯粒子也和包括物质和能量的起源、暗物质的本质、宇宙的稳定性等粒子物理前沿的大量未解之谜息息相关。“人类的科学认知是螺旋上升的。每一次‘撞门’后,就会有很多有意思的发现,通过总结就会形成模型,甚至标准模型。粒子物理如此,宇宙学也如此。”阮曼奇告诉记者。阮曼奇说,目前人类对粒子物理的标准模型仍是“知其然而不知其所以然”——标准模型有着简单优美的数学结构,但人类并不理解自然为何选择这样的数学结构;标准模型有大量的自由参数,其取值决定了宇宙的面貌,但人类也不理解自然界为何选取了这些参数……

  “科学家提出了大量的新物理模型,急需关键的实验数据来验证。能精确测量希格斯粒子的对撞机,是探索标准模型背后物理规律的最佳手段。”阮曼奇表示。

  建“工厂”追前沿

  希格斯玻色子的发现,也让世界最大实验室——欧洲核子研究中心更加广为人知。事实上,就在“上帝粒子”被发现的同一年,中国高能物理学界也开始讨论环形正负电子对撞机(CEPC)的建设。

  中国的正负电子对撞机有个很“科学”的别称:“希格斯粒子工厂”。阮曼奇掏出手机,用一张张图片向记者科普,“‘希格斯粒子工厂’由加速器和探测器两部分组成。加速器具有高真空、极低温的极端环境,它能产生正负电子并加速,最终精确聚焦对撞。探测器相当于具有可以高速、高精度拍照的立体显微镜,用来记录带电和不带电的各种微观粒子。”

  阮曼奇说,对于对撞机而言,超导腔是重中之重。在前期有限的投入下,中国科学家已经将超导腔的两个关键指标——电场梯度和能量可保持的时间做到了国际领先水平。“我们还计划通过先进速调管,将产生微波的效率从世界目前的最好水平60%提高到了80%。可别小看这20%,能让废热减半,对于埋在地下的庞然大物而言,绝对是个好消息。”

  和科学研究一样,大科学装置的建设不会一帆风顺。对于“希格斯粒子工厂”来说,不同的声音一次次考验着项目的前行。有专家认为通过宇宙射线就能有新发现,“宇宙射线在粒子物理发展的早期的确起到了重要作用,但它携带的信息毕竟相对有限。”阮曼奇并不认可,“当前,宇宙射线更多是作为研究极端天体行为的观测手段。半个世纪以来,粒子物理的绝大部分进展,无论是新粒子的发现还是标准模型的确立,都是通过加速器实验实现的。”

  更多人不理解的是,花数百亿元建造这样一个装置,究竟有什么用?“CEPC的核心价值在于其巨大的科学意义,它有可能解决上面提到的种种重大问题。我们的极力推动,有好奇心,有对明天的明天的期待,也有信念。”阮曼奇回答,“高精尖的对撞机会推动技术进一步发展,直接改善人们的生活,比如医疗、电子学等。”

  “最强大脑”都有童心

  参加第四届世界顶尖科学家论坛,阮曼奇接触了很多顶尖科学家,也和“小科学家”们打了不少交道。“我可能比较乐观,我觉得现在的高中生比我们更强,而且一定会做得更好。他们已经表现出出色的批判性思维和逻辑判断。”他丝毫不吝赞美之词。

  话锋一转,他表示对这些青少年也有些许心疼。他说,会期有不少中学生找他交流,他了解到他们中的大部分还是要参加高考,“过独木桥”。“我觉得强化线上线下校外培训机构规范管理很有必要。这能让孩子们从意义不大的‘内卷’中解放出来,释放真正的好奇心和创造力。”

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