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宇宙中的物质从何而来
+ k7 Q7 A0 S' L. y 物质构成最基本的要素是什么 9 j7 B6 R- `4 i& n( g7 }' K6 ?. v! ^
光子、中子、质子 ! w) z, A4 J- s5 j& \
中微子、希格斯粒子…… H5 l& T+ z+ O
人类不断探索
0 v: j! `1 ?7 K! {# s/ T 微观世界中的“无穷小” 9 s- c/ a [; g0 a; x y+ I- B# s
通过这种方式
8 k) w0 M$ i" }6 n 去发掘“无穷大”的宇宙图景
) i( n6 ~9 M9 r* N8 w 过去三十多年来，实验高能物理学家、中国科学院院士王贻芳始终在与“无穷小”的粒子过招。他曾与团队发现了有关中微子新的振荡模式，为人类了解宇宙的形成提供了重要的视角。而今他又带领中科院高能物理所与空间站合作探索宇宙射线，同时推动环形正负电子对撞机实验，力图在中国建设一个全世界都向往的研究高地。 8 b' J+ \" h: q m3 ^
在一代代中国实验高能物理学家的共同努力下，中国与国外在高能物理研究上的差距正在缩小。王贻芳希望，未来中国高能物理能够给出有关基础物理更多的答案。 B1 L X( y$ Z5 b; H# }0 K" p( |& G
- o" G7 u# G# x" g 随着物理学家对粒子物理研究的不断深入，关于“物质由什么组成”的谜底一次次刷新着人们的认知。
3 K( Q; D! ~# v' @% ?: H 中微子是宇宙中最丰富的粒子之一，无处不在，能够以接近光速的速度穿越各种物体。2012年，在大亚湾反应堆中微子实验中，王贻芳与团队发现了有关中微子新的振荡模式。这一研究过程用了十年，被列为当年全球十大科学突破，将帮助人们破解宇宙中“反物质消失之谜”。
" X) ~( D- G1 X: q 大亚湾反应堆中微子实验是中美合作项目，美方团队负责人的资历比王贻芳更深。在开展实验的过程中，美国能源部曾一度提出要换掉王贻芳。
1 R$ G. o: a2 D, f7 K “类似这样的问题经常会遇到。”王贻芳称，高能物理实验组建团队是一个复杂的过程。“他们觉得你这个虽然看起来很好，但根据他的经验，他觉得做不到。我说我肯定做得到。事实上最后我们也做到了。所以说，科学不讲究资历，也不讲究经验，是凭真本事。” : ] w/ P. t: |
其实，实验物理学家与大众认知中纯粹的科学家不太一样。 . s# {" {& i* _
“除了需要有科学思想，要努力实现科学目标之外，还要能带领团体，兼具管理者、工程师的角色。在实验过程中，会遇到各种各样意想不到的困难，有科学上或技术上的，也有人事上或商业上的。”王贻芳说，这也是他觉得实验物理研究让人着迷的地方。
- u I. T/ k0 q, y 2012年，欧洲核子研究中心宣布人类找到了希格斯粒子。希格斯粒子可以赋予其他基本粒子质量，是粒子物理学标准模型的基石。而欧洲核子研究中心正是王贻芳初出茅庐时工作的地方。
3 Q1 S( f8 t, d 1985年，王贻芳被丁肇中选中赴欧洲核子研究中心研究高能粒子。当时中国与欧洲在高能物理、粒子物理研究方面有天壤之别。王贻芳说，现在中国与欧洲仍有差距，但已没有那么大。“如果我们再奋斗一二十年，应该说这个差距完全可以弥补。”这其中最关键的就是能否做出设备。 ! Q9 Z4 z! A; [! d+ [( F
“粒子的发现是基于大型的加速器和探测器，我们需要在设备的基础上做高能物理实验，核心的核心，不在最后的数据分析、发表的文章，而在于能否做出设备。”尽管目前这些设备并不是中国设计的，但王贻芳说，我国已经摸到了前沿领域的大门，下一步就是成为主角。 : F0 U: A+ f: q. c( c
“过去我们参与人家的发现、利用人家的设备，未来也希望能够作为主人自己设计实验方案、实验设备，以我们为主把实验设备做出来，然后在这个基础上取得重大的发现，这才叫做真正的走在国际的前面。” 2 D( v: W; `0 m! g0 ~' y2 w: Y
为什么要建环形正负电子对撞机？ 0 O/ R4 ~# ~& Z6 X" d; q$ u$ a) G
从上世纪八十年代中国建造自己的正负电子对撞机开始，在探索“无穷”物质世界的道路上，中国便不再缺席。2023年，江门中微子实验站将开始运行，未来将会与美国DUNE、日本HyperK构成世界三大中微子实验。2025年，位于北京北部的高能同步辐射光源将会投入使用。中国高能物理研究所也正在计划未来建立环形正负电子对撞机。
8 v8 [, w7 |6 d( t: v, X 环形正负电子对撞机项目投入巨大，一期可能就需要几百亿，对大多数外行人而言，关注焦点似乎都是巨大投入能获得什么成果。“总体来说大家对高能物理还有很多不太了解的地方。” 6 t6 g, n3 K2 Z
王贻芳说，粒子物理学家在未来要去寻找新世界的物理规律，“我们希望通过希格斯粒子研究找到标准模型的破绽，希格斯粒子研究的最佳手段，就是环形正负电子对撞机。但是我们无法向公众，甚至无法向科学界承诺，一定发现一个什么粒子。”王贻芳说，科学如果在开始之前，就承诺一定能发现，那这个发现一定不会那么重大。 " O" d- f, X8 O8 n1 F4 k
“希格斯是苏格兰一所学校的物理学家，他发现了希格斯粒子，获得了诺贝尔奖，这个发现是在欧洲核子中心做的。对于中国来说，需要有一个像欧洲核子中心这样的研究中心。我们需要追求的，不是得到诺贝尔奖，我也无法保证我们得诺贝尔奖，但是我们可以保证，有了这样一个装置以后，我们会成为世界的科学中心和技术中心，会成为大家追求的目标，或者成为大家向往的一个研究的高地。”
! d) |8 y3 w ~8 |1 d 一代又一代的中国高能物理学家在传承中不断前进。上一代老科学家给王贻芳这一代奠定了北京正负电子对撞机的基础，王贻芳要做的是为下一代奠定基础，他说，当迎来一个很好的转折点和机会的时候如果无所作为，会是我们的严重失职。
; d5 ?% r8 m: S7 ^6 f “也许很多成果现在还没有得到应用，但我们所做的，是留给未来的礼物。”
3 z* I( E, ~: i# m! g2 p 2028年中国将在空间站上
) ~/ k% x$ k8 o# ?: z, q& f 实施空间宇宙射线实验
6 p' F5 S/ I' I 值得一提的是，王贻芳还在节目中透露，中国在2028年左右，将会把探索宇宙射线的实验装置安装到中国空间站上，用来探究宇宙的诸多奥秘，这将是世界上继AMS（阿尔法磁谱仪计划）以后，最重要的空间宇宙射线实验，简称HERD。 % o! X" [' E/ N& b! D
（原标题：中国高能物理研究想真正走在国际前面，最关键的一步是什么？） 2 ?( X. }: C6 e' }$ ~4 ^2 q6 C
来源： CCTV4
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