天盟传媒 - 一个会员自行传媒的平台，人人都是传媒者！

标题: 美国为何错失“上帝粒子” [打印本页]

作者: 尹秀贵 时间: 2023-6-3 11:10
标题: 美国为何错失“上帝粒子”
文｜陈缮真（中国科学院高能物理研究所特聘青年研究员）

一

1993年10月19日，对于环球的粒子物理学界来说，都算得上是一个遗憾的日子。这一天，一个已经开工建造、本可以造就一系列改写教科书的物理结果的科研项目——超导超等对撞机——继续推进的末了盼望被扼杀了。然而，将它扼杀的并不是物理学家，而是美国国会众议院中那些并不真正明白这台呆板存在意义的议员们。

1987年1月，仍然在暗斗中的美国里根当局正式公布批准了一个巨无霸式的科学研究项目——超导超等对撞机，这一项目不但有盼望摘取物理学研究这棵科学巨树上的浩繁果实，也能向世界显现美国强盛的基础科研本领，还能将环球粒子物理学研究的中心牢牢把控在美国。

项目被批准后，美国有一半的州到场到了这一巨大项目标选址竞争中来。次年11月，美国能源部最终在新任美国总统老布什的故乡——得克萨斯州画出了一个圈，宣告了超导超等对撞机的最终选址。1991年春天，用于安置超导超等对撞机的隧道的第一口竖井开始在沃克西哈奇的平原地皮上动工发掘。

此时暗斗已接近尾声，美国一些议员的眼光开始移向外太空和空间站项目。对撞机项目动工之后，曾经支持过对撞机的国会以及那些曾经到场过项目选址竞争的州就开始对这一项目发难，质疑这台寻找“看不见的粒子”的呆板毕竟有什么用。

1992年6月，美国众议院投票第一次制止了对超导超等对撞机的支持。若想让超导超等对撞机的研究继续下去，只能寄盼望于美国参议院一个多月后的投票，推翻众议院的讯断。

其时的物理学界联合20多名诺贝尔奖得主以及环球2000多名物理学家，开始对参议院游说。所幸，参议院最终以大比例支持，推翻了众议院的“极刑”讯断。

1993年6月，美国众议院投票第二次对超导超等对撞机举行“极刑”宣判，物理学界则再次集结多位诺贝尔奖得主团体呼吁，并送上了霍金为对撞机请愿的视频。3个月之后，参议院再次有惊无险地阻击了众议院的讯断，超导超等对撞机第二次涉险过关。

终于，1993年10月19日，众议院挥向对撞机的“铡刀”第三次落下，而这一次，科学家没能再次力挽狂澜。10月尾，时任美国总统克林顿正式签署了废除超导超等对撞机项目标法案。

二

这一天，对于1988年诺贝尔物理学奖得主、超导超等对撞机的主要推动者之一和项目发言人利昂·莱德曼来说，注定是一个落寞的日子，这意味着他多年来试图说服公众和议员们支持建立超导超等对撞机，以及向各人解释这台极具科幻色彩的巨大实验设备所要寻找的秘密粒子——“上帝粒子”毕竟是什么的积极都付之东流了。

固然建造用来寻找“上帝粒子”设备的愿望没能实现，但前后几年与议员和公众的拉扯让莱德曼认识到，对公众讲清晰那些晦涩难懂的知识的重要性。

他以身作则，对美国青少年的科学素养教育投入了巨大的精力。莱德曼向公众科普粒子物理学和“上帝粒子”的积极也成就了一本粒子物理学的“奥德赛”，这就是他于1993年出版的著作《上帝粒子：如果宇宙是答案，毕竟什么是问题？》（新译本为《上帝粒子：诺奖大师写给全部人的粒子物理趣史》，以下简称为《上帝粒子》）。

这是一部包罗万象、形貌了人类对微观世界的探索从无知走向当代的过程的科学发展史（这本书乃至介绍了2022年诺贝尔物理学奖的内容），也是在这个汗青中留下了多处重要笔墨的莱德曼本人的自传。

莱德曼似乎并不想在书中粉饰他个人对其他科学家的好恶。作为实验物理学家的他，似乎有种自傲，他把理论家、实验家和科学发现的关系比喻成农夫、猪和块菌的关系：猪（实验家）可以或许积极地寻找块菌（科学发现），但当猪找到块菌的时间，农夫（理论家）却把块菌拿走了。

只管云云，他对理论物理学家李政道似乎很有好感。他常和李政道去哥伦比亚大学附近的上海餐馆享用中国菜，并探究物理和学术。同时，他又不粉饰对同为实验物理学家的丁肇中的私见，以及当丁肇中拿到诺贝尔奖而他还没得到时的嫉妒心理。

《上帝粒子》一书在1993年成书之时，超导超等对撞机尚存一线生气。所以，书中莱德曼向他想象中的那个可以穿越时空的朋侪德谟特利克发出约请，请他于1995年和2005年分别回到巴达维亚和沃克西哈奇，去见证人类对微观世界认知的伟大进展。

如果德谟特利克在1995年回到巴达维亚，他访问证一个叫作“顶夸克”的粒子的发现，这也是粒子物理学目前所能认知的末了一种被称为“夸克”的粒子。当德谟特利克2005年回到沃克西哈奇时，他或许就会失望了，因为那里除了荒漠和废墟之外，什么都找不到。

不外，如果德谟特利克再晚回来几年，2012年7月来到日内瓦梅林镇，他会在巨大的困惑中发现，莱德曼在20年前所说的“上帝粒子”真的被发现了，只不外它是在另一个国家的一台完全不同的设备上被发现的。

三

科学的发展虽会遇到停滞，但汗青的车轮总是向前的。粒子物理学发展的方向是环球粒子物理学家的共识，在科学最强国美国遇到了拦阻，会有其他地方的科学家站出来。

1994年，在美国国会制止了对超导超等对撞机的支持一年以后，欧洲核子研究中心各个成员国正式批准了建立寻找“上帝粒子”大型对撞机的计划。

现在，在日内瓦城的西北侧，有一条深埋在地下100米、27公里长的环形隧道，这条隧道里安放着的，就是人类迄今为止在地球表面建立的最弘大的基础科学研究办法——大型强子对撞机。也正是这台办法，在2012年发现了“上帝粒子”。

莱德曼固然没能见到美国的超导超等对撞机，但有幸见到了欧洲的发现。同样荣幸的，还有“上帝粒子”理论的提出者弗朗索瓦·恩格勒和彼得·希格斯，当“上帝粒子”被发现之时，他们的理论已经提出了48年。而“上帝粒子”理论的另一位提出者罗伯特·布绕特却没有那么荣幸，就在“上帝粒子”被发现的前一年，他已因病离世。

“找到”预言中的“上帝粒子”绝不是尽头，利用纯净的“上帝粒子”数据样本，对它的性子举行研究、寻找新理论的突破口是粒子物理学发展的下一步。

现在，科学发展已进入“大科学”期间，科学家通常会花几十年去寻找一个突破，同样也会以几个十年为标准规划将来的发展蹊径。

美国粒子物理战略讨论会Snowmass（《上帝粒子》一书中译为“斯诺马斯”）差不多每十年召开一次，是面向环球粒子物理战略规划的大讨论。本书中形貌了莱德曼在1982年Snowmass讨论会上发起建造“基于‘已被证明的’超等磁铁技术的巨型加速器”，也就是后来计划用于寻找“上帝粒子”的超导超等对撞机。

今年炎天——40年后，恰逢Snowmass讨论会再一次召开。美国粒子物理学界履历了超导超等对撞机的失败后元气大伤，粒子物理学研究中心也从美国移到了欧洲，但在今年的讨论会上，美国物理学家对于将来“上帝粒子”研究的态度仍是“美国需到场任何一个实质性推进的正负电子希格斯工厂项目标建立”。这里的“正负电子希格斯工厂”，就是能大量产生“上帝粒子”以供其性子研究的设备。

现在环球有四个较为成熟的“正负电子希格斯工厂”方案，两个在欧洲，一个在日本，另一个在粒子物理范畴的后起之秀中国。

这些方案中规划的将来的对撞机都能大量产生较为纯净的“上帝粒子”，足以满意将来科学发展的需求，也得到了环球粒子物理学家的支持。因此，将来一定会有新的可以或许准确研究“上帝粒子”的设备出现，关于“上帝粒子”的讨论也会时不时地出现在公众视野中。

《上帝粒子》一书中提及的“大科学”和科学发展的讨论，以及美国超导超等对撞机的失败和欧洲大型强子对撞机的成功履历，会恒久启发那些面向将来的科学家。

欢迎光临天盟传媒 - 一个会员自行传媒的平台，人人都是传媒者！ (https://tianmg.com/mp/)