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《中国:迈向世界基本粒子物理学中心的征程》

2024-10-27
来源: 迷上科学

 在粒子物理学的浩瀚星空中,50 年前的 “十一月革命” 如同一颗璀璨的流星,划过了科学的天际,开启了粒子物理学的新纪元。50 年后的今天,四位物理学界的泰斗齐聚中国科学院高能物理研究所,为我们带来了一场关于粒子物理学未来的深刻对话。image.png

  1974 年 11 月,粲夸克的发现被称为 “十一月革命”,它不仅验证了 GIM 机制,更推动了粒子物理标准模型的发展。丁肇中先生为了找到第四种夸克 —— 粲夸克,面临着巨大的挑战。实验仪器需要达到十亿分之一的精密度,如同在北京下雨时,从每秒的十亿滴雨中找到红色的雨点。这一艰巨的任务遭到了多个加速器实验室的拒绝,但丁肇中先生坚信科学的进展是多数服从少数,投票不能解决物理问题。他的坚持和勇气,得到了谢尔登・李・格拉肖和鲁加诺・迈亚尼的高度赞赏。他们认为,丁肇中先生具备成功科学家最重要的两种素质 —— 想象力和坚持。

  基础粒子研究虽然从发现现象到生活应用可能需要 30 年至 40 年,但它最终将改变整个人类的生活。物理学相关研究不仅对人类生活产生巨大影响,还对其他科学领域如神经科学、生物学以及计算机科学有着深远的推动作用。2024 年诺贝尔物理学奖颁给计算机学家,正是一个运用物理思想做发明的最佳案例。这也充分证明了物理教育是最好的教育,物理学家流失到其他领域对世界有益。

  然而,在人工智能对基础物理学研究的范式产生影响方面,丁肇中先生认为人工智能非常重要,但对于创造性的东西,人工智能是欠缺的。它构想不出四维空间、量子力学和相对论。鲁加诺・迈亚尼也指出,人工智能是收集人类目前的知识,而自然未知的部分,如果不做实验,将永远无法解答。

  那么,粒子物理未来的方向在哪里呢?鲁加诺・迈亚尼认为物理学没有终结,很多问题还没有答案,如暗物质由什么构成。这就需要推动建造更高能量的实验装置。戴维・乔纳森・格罗斯则指出,目前环形正负电子对撞机(CEPC)正处于后期开发阶段,它将成为探索世界物质微观性质的主要工具。对于中国来说,这是一个巨大的机遇。如果能实现环形正负电子对撞机,它将使中国成为世界基本粒子物理学的中心。谢尔登・李・格拉肖也认同这一观点,他认为美国建造了第一台大型加速器,基本粒子物理学曾由美国人主导。20 世纪 70 年代中期以来,欧洲一直是高能物理学的中心。而 25 年后,中国可能拥有下一台大型加速器,并将保持其主导地位 25 年左右。

  中国拥有悠久的历史和占世界五分之一的人口。过去几千年,中国对人类的知识、文化非常有贡献。现在中国站起来了,应该为人类的知识做出重要的贡献。实验对物理学的推动不言而喻,以中国科学家的能力做加速器一定会成功。

  中国或将成为下一个世界基本粒子物理学中心,这不仅是一个机遇,更是一份责任。我们应该抓住这个机遇,加大对基础粒子研究的投入,培养更多的优秀科学家,推动实验装置的建设。只有这样,我们才能在粒子物理学的领域中取得更大的突破,为人类的知识和文化做出更大的贡献。

  在迈向世界基本粒子物理学中心的征程中,我们或许会遇到各种困难和挑战,但只要我们有想象力、坚持和勇气,就一定能够实现我们的目标。让我们期待中国在粒子物理学领域的辉煌未来。

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