目前，CERN或歐洲仍然是世界粒子物理的中心，未來仍然可能會(huì)保持中心地位。6月19日，作為世界粒子物理的中心，歐洲核子中心(CERN)的理事會(huì)全票通過了《歐洲粒子物理2020戰(zhàn)略》。

該戰(zhàn)略提出，基于正負(fù)電子對撞機(jī)的“希格斯(Higgs)工廠”是“優(yōu)先級(jí)最高的未來對撞機(jī)項(xiàng)目”，并期望建設(shè)能量盡可能高的質(zhì)子對撞機(jī)。

目前，國際上“希格斯工廠”項(xiàng)目有三個(gè)——由中國在2012年9月提出的環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)—超級(jí)質(zhì)子對撞機(jī)(CEPC-SPPC)、日本正積極爭取的國際直線對撞機(jī)(ILC)，以及CERN規(guī)劃的未來環(huán)形對撞機(jī)(FCCee)。

歐洲粒子物理戰(zhàn)略的發(fā)布，將會(huì)對國際“希格斯工廠”建設(shè)的競爭局面產(chǎn)生何種影響?

未來環(huán)形對撞機(jī)是CERN繼大型強(qiáng)子對撞機(jī)之后的粒子加速器。

對此，《中國科學(xué)報(bào)》專訪了中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院高能物理研究所所長王貽芳，及中國科學(xué)院高能物理研究所研究員、CEPC加速器負(fù)責(zé)人高杰。

高能物理領(lǐng)域的“珠穆朗瑪峰”

《中國科學(xué)報(bào)》：歐洲粒子物理戰(zhàn)略提出，基于正負(fù)電子對撞機(jī)的“希格斯工廠”是“優(yōu)先級(jí)最高的未來對撞機(jī)項(xiàng)目”。

這會(huì)對目前國際希格斯粒子研究的競爭局面產(chǎn)生什么影響?

王貽芳：歐洲是目前國際粒子物理最重要的一支力量，CERN確定的研究方向、目標(biāo)和路線圖，對整個(gè)國際粒子物理發(fā)展會(huì)有巨大影響。

不過，歐洲粒子物理戰(zhàn)略中的決定并不讓人吃驚。

過去幾年里，大家已經(jīng)公認(rèn)希格斯粒子的研究是未來高能物理發(fā)展的最主要目標(biāo)。

不令人吃驚是因?yàn)槲覀兛赡苁亲钤缰v這句話的人。

高杰：顯然，研究物質(zhì)深層次結(jié)構(gòu)和物質(zhì)之外的暗物質(zhì)等新物理現(xiàn)象的“希格斯工廠”，已經(jīng)成為國際高能物理領(lǐng)域所追求的共同目標(biāo)，是該領(lǐng)域所要攀登的“珠穆朗瑪峰”。

然而，中國、歐洲、日本的計(jì)劃之間既有合作又有競爭，我們要對這一國際新形勢有清晰的認(rèn)識(shí)、準(zhǔn)確的判斷和正確的應(yīng)對。

勝出前提是能得到國家支持

《中國科學(xué)報(bào)》：在此競爭局面中，中國的CEPC是否占有優(yōu)勢?

王貽芳：三方各自都有一定的優(yōu)勢，我們很難說自己一定能勝出。

最終誰能勝出，取決于各個(gè)國家對這件事情的支持，看誰能在時(shí)間上走在前面。

我們的優(yōu)勢在于，跟歐洲比，我們走在前面;跟日本比，我們的性能更優(yōu)越。

即使我們比他們建成得晚一點(diǎn)，也不會(huì)有太大問題。

當(dāng)然，要?jiǎng)俪?，前提條件是我們能在未來五年左右得到國家的支持。

高杰：中國高能物理領(lǐng)域科學(xué)家自2012年9月提出CEPC以來，經(jīng)過不懈的努力，于2018年完成CEPC概念設(shè)計(jì)報(bào)告(CDR)，并于2019年正式進(jìn)入技術(shù)設(shè)計(jì)報(bào)告(TDR)階段，計(jì)劃于2022年底完成技術(shù)設(shè)計(jì)報(bào)告，在“十四五”期間開始建設(shè)，并在2030年左右投入實(shí)驗(yàn)。

《中國科學(xué)報(bào)》：目前CEPC的立項(xiàng)進(jìn)展如何?

王貽芳：還沒有明確的立項(xiàng)信號(hào)，目前我們還不知道什么時(shí)候可以立項(xiàng)。

《中國科學(xué)報(bào)》：現(xiàn)在大概得到了多少經(jīng)費(fèi)支持?

王貽芳：現(xiàn)在的預(yù)研經(jīng)費(fèi)相對還可以，當(dāng)然也不可能百分之百地滿足我們的要求。核心、關(guān)鍵的工作都在開展，都得到了經(jīng)費(fèi)支持。

經(jīng)費(fèi)主要來自于中國科學(xué)院、科技部、國家自然科學(xué)基金委員會(huì)。

因?yàn)镃EPC預(yù)研工作中有很多不同的關(guān)鍵問題，這些問題是可以分解的，分解了的問題都各自從不同的渠道得到了經(jīng)費(fèi)支持。

所有的經(jīng)費(fèi)加起來，大概有3億到4億元。

打開參與國際合作新路徑

《中國科學(xué)報(bào)》：歐洲粒子物理戰(zhàn)略提出要聚焦和發(fā)展幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括高場磁體、高溫超導(dǎo)體、等離子體尾場加速技術(shù)等，并認(rèn)為“這些技術(shù)也將對社會(huì)產(chǎn)生巨大的應(yīng)用價(jià)值”。這些關(guān)鍵技術(shù)在中國“超級(jí)對撞機(jī)”項(xiàng)目中是否也會(huì)涉及?

王貽芳：歐洲粒子物理戰(zhàn)略規(guī)劃中提到的幾個(gè)最重要的技術(shù)，剛好就是我們已經(jīng)布置了的技術(shù)，如高溫超導(dǎo)磁鐵和等離子體加速技術(shù)。

高溫超導(dǎo)磁鐵技術(shù)我們聚焦了好幾年，也得到了中科院的支持。

特別是在鐵基高溫超導(dǎo)方面，我們走在國際前沿，而歐洲目前還主要聚焦于低溫超導(dǎo)磁鐵。

這幾年，在我們的推動(dòng)下，國際高能物理界開始認(rèn)識(shí)到高溫超導(dǎo)是未來質(zhì)子對撞機(jī)的發(fā)展方向。

我們也在全力推動(dòng)等離子體加速技術(shù)，而且在CEPC設(shè)計(jì)中就有等離子體加速的相關(guān)設(shè)計(jì)。

等離子體加速作為新的加速器技術(shù)，還面臨著很多短時(shí)間內(nèi)不能解決的問題和困難，但我們找到了新的路徑，通過把它和傳統(tǒng)加速器結(jié)合，充分利用等離子體加速的特性和優(yōu)勢，克服了一些技術(shù)困難，從而降低了造價(jià)。

目前，等離子體加速的方案設(shè)計(jì)已經(jīng)通過國際評(píng)審，但關(guān)鍵技術(shù)的驗(yàn)證還需要幾年時(shí)間，以確認(rèn)工程的可行性。

因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)非常新，目前世界上還沒有人做過，所以等離子體加速還是CEPC的備選方案。

萬一不成功，我們還有完全依賴于傳統(tǒng)加速器的方案作為兜底。

高杰：CEPC在技術(shù)設(shè)計(jì)報(bào)告階段已經(jīng)取得重要關(guān)鍵技術(shù)預(yù)研成果和技術(shù)瓶頸的突破。例如，CEPC在650兆赫高功率速調(diào)管、650兆赫超導(dǎo)高頻加速腔、對撞環(huán)和增強(qiáng)器各種高精度磁鐵、真空盒系統(tǒng)、正電子源、高梯度直線加速管、束流測量快速電子學(xué)系統(tǒng)，以及先進(jìn)超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面都取得了重要進(jìn)展。

《中國科學(xué)報(bào)》：歐洲粒子物理戰(zhàn)略提出，要推動(dòng)全球參與的高能物理項(xiàng)目，包括CERN主持建設(shè)的和CERN參與、建設(shè)在歐洲之外的大型科學(xué)項(xiàng)目。