粒子物理学的机遇与困境

　　新华网旧金山（美国）2月16日电（记者王艳红）粒子物理学正经历着重大变革，将再次改变人们对自然和时空本质的认识；但也面临着重大困难，其必不可少的实验工具——粒子加速器建造费用越来越昂贵，经费短缺和建设缓慢制约着学术研究的进展。

　　在16日举行的新闻发布会上，曾因发现新型基本粒子而获得诺贝尔物理学奖的美国科学家伯顿·里克特，用狄更斯在《双城记》中的名言来总结粒子物理学当前的境遇：“这是最好的时代，这是最坏的时代。”

　　他说，之所以说这是最好的时代，是因为粒子物理学正在经历一场革命，过去15年中人类对宇宙的认识发生了巨大改变，例如新发现表明神秘的暗物质和暗能量才是宇宙的主要成分，人们熟悉的物质只占约5％。今后15年里还将有许多重要问题得到解答，还将有许多新问题被提出。但这也是最坏的时代，由于实验设备越来越庞大和昂贵，经费的短缺限制着科学家做出新发现的步伐。新的加速器尚未投入使用，一些旧加速器就因为经费问题而关闭，今后有关经费也很难得到保障。

　　近百年来，物理学家探究物质基本构成和性质的方法本质上并没有改变，那就是用加速器使粒子束获得极高的速度和能量，用来轰击原子核或基本粒子，观察撞击产生的“碎片”。但随着研究的深入，撞击所需要的能量增加了许多个数量级，建造加速器的费用也增加了许多个数量级。在实验室里用几块金属板拼装出一个加速器就可以使用的时代早已过去，现在的加速器动辄需要上亿甚至几十亿美元，超出了一所实验室乃至一个国家的能力范围。许多加速器因为经费问题而关闭或即将关闭，当前世界最强大的加速器——美国费米实验室的Ｔｅｖａｔｒｏｎ也不能幸免，即将在2009年关闭。

　　来自欧洲粒子物理研究所的菲利普·布赖恩特介绍说，正在该所建造的大型强子对撞机有望于今年8月完工，年底开始试运行。这座耗资约25亿美元的加速器比Ｔｅｖａｔｒｏｎ更强大，正式投入使用后，它将在万亿电子伏的级别上使粒子束以前所未有的高能量对撞，更深入地揭示粒子内部的秘密。

　　美国诺贝尔物理学奖获得者戴维·格罗斯说，物理学家们对大型强子对撞机即将完工感到非常兴奋，因为新物理学需要更强大新设备的支持，大型强子对撞机有潜力帮助回答一些涉及自然和物质本质的基本问题，包括物质质量的来源、各种作用力的统一、暗物质的本性、是否存在其他维度等等。

　　但大型强子对撞机存在的本身就是经费问题的一个写照，它是流产的“超导超级对撞机”计划的替代品，在对撞能量和成本方面都大大缩水。大型强子对撞机属于环形加速器，这类加速器在较高能量上存在技术局限，为此科学家正在筹划建设下一代高能对撞机——国际直线对撞机。许多国家表示有意参与此计划，但考虑到大型强子对撞机和国际热核实验反应堆等大型国际科研设施的曲折命运，一些科学家对国际直线对撞机计划的进展速度并不乐观。

(责任编辑：黄芳)