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访中科院研究员陈国明
那些反对者其实不懂粒子物理,知道粒子物理的人是不会反对的
耗时几近20年的LHC,凝聚了80个国家和地区的7000名研究人员的努力。其中有着中国科学院高能物理研究所研究员陈国明和他同事们的心血——LHC中CMS探测器端盖上的μ子探测器,有1/3是由他所在的团队设计、建造、安装并调试的。
陈国明告诉记者,中国在CMS上的投入约占CMS总投入的1%,得到的回报则是可以拿到CMS实验组的所有数据。CMS探测器是LHC四个探测器中最重要的部分,据说,如果存在希格斯粒子,很可能由它探测到。
虽然一直自称是实验物理学家,陈国明讲得最多的却还是理论。他会在桌上找到一个杯子横过来解释他们的探测器,浑然不顾里面剩下的一丁点儿水淌到了桌面上。他会饶有兴味地解释“标准模型”以及传说中的“上帝粒子”,然后很严肃地说,其实,最大的问题不是希格斯粒子而是“暗物质”。
当记者问到:“暗物质不是宇宙学中的东西吗?”他很骄傲地回答:“物理学里,最大和最小早就接起来了。”今天,研究最广阔宇宙的宇宙学与研究最微小粒子的粒子物理,几乎合到了一块。
他会指着某个星系的图片描述暗物质——按照这个星系的旋转速度计算,它本会因离心力而散掉,但它仍然保持现在的样子,我们猜测其中有大量的物质。“虽然我们现行的观测手段都观测不到,但它们有质量有引力。”他说,LHC中也许能够找到类似暗物质的东西,但即使实验中找到了,也还需要去太空中验证。
人物周刊:您的研究小组参与LHC的工作多长时间了?
陈国明:大概有十来年吧,我们差不多从一开始就加入了,LHC建造了十来年,我们也就合作了十来年。
人物周刊:您个人如何介入这个项目的?
陈国明:我做博士后的时候就参与了CERN的LEP(大型正负电子对撞机),那是个跟LHC差不多的东西,只是能量没那么大。
人物周刊:您主要是参与LHC实验方面的,国内有参与LHC理论方面研究的项目吗?
陈国明:理论方面,国内比较少。清华大学邝宇平院士带领的一个团队,跟我们组走得较近,他们有个模型要在LHC上验证。
人物周刊:他们的模型是什么呢?
陈国明:那是一个Higgsless model(不包括希格斯粒子的模型),他的模型中没有希格斯,他们预言了另一个新粒子,这个新粒子会衰变为标准离子模型中的WC粒子。当然,我们中国的组也会寻找希格斯。如果找到了希格斯,我们还可以验证我们的一些关于希格斯耦合性质的理论。
人物周刊:LHC内部是什么样子呢,据说还可以骑自行车?
陈国明:没错,它相当于一个大隧道,不光是骑自行车,可以跑小车的,它们有专门的小车。里面有很多管道,那些管道里有粒子束。管道的外圈就是超导磁铁,内部是粒子束和探测器。
人物周刊:开机之后就一直要有液氮填充进去?
陈国明:是这样,必须保持超导磁铁的4K(约-269.15℃)以下的温度,很费钱,电费不得了的。
人物周刊:据说LHC中粒子对撞的能量会毁灭世界,这件事,您怎么看呢?
陈国明:这个是无稽之谈。
人物周刊:您觉得那是在搅混水吗?
陈国明:有些人确实不怀好意地想要中止LHC。总有些人会反对,从前建造LEP对撞机时也有人反对。反对者其实不懂粒子物理,知道粒子物理的人是不会反对的。
人物周刊:90年代,美国的一个SSC计划曾因为政府不准备再投钱而被停掉了,LHC虽然官司不断,而且花的钱更多,居然还一直坚持到了运行。您怎么看?
陈国明:这个跟美国政府的态度有关,SSC是上一届政府支持,而且投了大量的钱,但换届后新政府不支持,就被停掉了。
人物周刊:欧盟支持的LHC为什么就做得成,是因为它的支持有连续性吗?
陈国明:也许欧洲人比美国人更文明一点。美国人一般比较任性,像小孩,欧洲人理性一点吧。(笑)
人物周刊:LHC的科学家这次好像也很重视宣传,让公众了解这个项目的重要性,他们还做过一个说唱MV,您看过吗?
陈国明:那个(说唱MV),我没看过。我是搞粒子物理实验研究的,我觉得一个安静、寂寞的环境,更有利于我们从事科学研究。但另一方面,我们的实验都是要花很多钱的,需要公众的支持,没有公众支持,政府不会投钱,所以很需要让公众了解这项工作的重要性。这两个方面,其实是个矛盾。
人物周刊:在中国,我们的科学家对公众的宣传好像不那么多?
陈国明:没错,这个与体制有关,我们跟欧洲不一样,只要政府部门能够理解它的重要性,往里投钱就行了。但在欧洲,如果公众不支持,政府就不会投钱。
人物周刊:您觉得LHC是为什么而建的呢,就为了找希格斯玻色子吗?
陈国明:不能说只为了找希格斯玻色子。LHC的主要目的包括三个:探索质量起源,寻找希格斯粒子;寻找超对称粒子,揭开暗物质之谜;寻找迷你黑洞等新的物理现象。
人物周刊:您怎么看这次寻找希格斯粒子?
陈国明:作为物理学家,我们现在理解这个世界的基础是假设“标准模型”是正确的,希格斯玻色子就是那个体系下的一个假设。但从前的实验都是在1个TEV能量以下的实验,像这次超过1个TEV的对撞,对标准模型是一个考验,可能就会有一些标准模型所不能解释的新现象出现,从而推进我们人类对自然界的认识,对物质深层次的结构、物质的起源方面有更新的认识。
这次实验,如果希格斯粒子找到了,它将是一个成果——标准模型是正确的。
如果找不到,那将是一个新的成果,说明标准模型理论有问题,是物理学新发展的一个契机。
所以,无论结果如何,LHC中的这次实验,将开启物理学新的时代。
人物周刊:看上去,粒子物理的研究好像只是为了科学家的好奇心,跟我们的生活没什么关系,您怎么看这一点呢?
陈国明:基础性的研究,开始时看上去是这样的,好像跟生活没什么关系。但这种好奇心带来的新发现,对人类文明的贡献往往不可估量。
比如,你现在用的电子设备都是来自于当年很基础的物理学发现。另外,研究过程中会用到很多新鲜技术,对我们的生活也有很大影响,现在大家都用的互联网,最开始就是CERN里的科学家进行交流的工具,这次处理LHC数据大规模采用了网格计算方法,估计也会对计算机科学的发展有促进。
另外,粒子物理研究带来的同步辐射技术,也会对医学的发展有很大贡献。