日前，科技日報刊登了對南開大學(xué)葛墨林院士的專訪《“中國不應(yīng)建大加速器”》（下稱《葛文》），葛院士表明了反對中國建造大型環(huán)形對撞機(jī)的立場。中科院高能物理所研究員阮曼奇對科技日報記者說：葛院士的論述中存在一些事實性的錯誤和值得商榷的觀點(diǎn)。

阮曼奇2008年獲清華大學(xué)及巴黎十一大學(xué)粒子物理博士學(xué)位。其后在歐洲進(jìn)行粒子物理和大型對撞機(jī)的研究。2013年返回中科院高能所，負(fù)責(zé)大型環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)的模擬和探測器設(shè)計研究。

問：葛院士的論述中有事實性的錯誤嗎？

答：是的。葛院士在專訪中說：加速器的核心技術(shù)是強(qiáng)磁場。歐洲的大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）能夠建成是因為歐洲有這種磁場技術(shù)；而國內(nèi)的超導(dǎo)磁場技術(shù)做不出這種強(qiáng)磁場，造出環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)（CEPC）所需的強(qiáng)磁場還需要理論、材料上的突破。

其實，中國的CEPC并不需要?dú)W洲LHC那種（低溫超導(dǎo)）強(qiáng)磁場技術(shù)，使用低場、常規(guī)電磁鐵即可。LHC采用了80000高斯的強(qiáng)磁場、以確保在27公里周長的主環(huán)中可以約束住能量為7TeV的質(zhì)子束流。CEPC的周長增加了近4倍，而其束流能量（120 GeV）卻只有LHC的約1/60。因為環(huán)形對撞機(jī)上需要的偏轉(zhuǎn)磁場強(qiáng)度是和帶電粒子能量成正比的，但卻和軌道半徑成反比。

因此，中國CEPC主環(huán)偏轉(zhuǎn)磁鐵磁場強(qiáng)度只有LHC上的1/200，約為300—400高斯。這在去年發(fā)布的《CEPC概念設(shè)計報告》中已有說明。此外，北京正負(fù)電子對撞機(jī)上的偏轉(zhuǎn)磁鐵強(qiáng)度大約在2000—8000高斯，而且早就實現(xiàn)了量產(chǎn)。

即使未來CEPC可能升級到超級質(zhì)子對撞機(jī)，需要200000高斯的強(qiáng)磁體技術(shù),我們也有應(yīng)對。中科院電工研究所與高能所合作，研制出基于多芯鐵基超導(dǎo)線材的高場內(nèi)插超導(dǎo)線圈，為性能更高、制作工藝簡單的下一代高場超導(dǎo)磁體技術(shù)開創(chuàng)了一條可行的新路徑。

問：就這一點(diǎn)事實性的錯誤嗎？

答：還有。葛院士指出中國CEPC的造價估算中不包括基建費(fèi)用。事實上，在目前360億元的CEPC造價估算中，已經(jīng)計入了30％的隧道和土建費(fèi)用。所有由正式渠道公布的CEPC造價都包括了隧道和土建的費(fèi)用。葛院士說日本政府剛宣布砍掉國際超高能直線對撞機(jī)中心（ILC）項目。其實，ILC并未下馬，只是對是否承建ILC，日本政府延期做出決定。

問：您認(rèn)為《葛文》中有些觀點(diǎn)值得商榷？

答：是的。葛院士認(rèn)為可以通過宇宙射線發(fā)現(xiàn)高能區(qū)的新物理，并舉出“悟空”衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)的1.4TeV的例子加以佐證。

的確，宇宙射線在粒子物理發(fā)展的早期起到了重要作用。通過高空氣球等探測方式，人們發(fā)現(xiàn)了繆子以及一系列強(qiáng)子。宇宙線實驗不需要建立昂貴的對撞機(jī)，只需要守株待兔地等待物理信號，但它無法準(zhǔn)確控制物理信號的產(chǎn)生，同時存在著信號事例數(shù)低以及信噪比難以控制等局限。

隨著加速器技術(shù)的不斷進(jìn)步，宇宙射線實驗已不再是粒子物理研究最有效的實驗方法。半個世紀(jì)以來，粒子物理的絕大部分進(jìn)展，無論是新粒子的發(fā)現(xiàn)還是標(biāo)準(zhǔn)模型的確立，都是通過加速器實驗實現(xiàn)的。而葛院士提到的“悟空”衛(wèi)星觀測到的1.4TeV的新粒子跡象，到目前為止還未被任何其他實驗所證實。國際上CALET合作組在2018年發(fā)表文章明確指出：“并未在1.4TeV附近發(fā)現(xiàn)明顯的窄峰”。這和“悟空”衛(wèi)星的觀測結(jié)果完全不同。

問：還有什么葛院士的觀點(diǎn)您不能同意？

答：葛院士還指出：“高能物理發(fā)展到現(xiàn)在，具有工程特點(diǎn)，理論上一定要特別清楚：要找什么？預(yù)計是什么樣子？否則不值得投錢。”他說：“LHC就是明確要尋找希格斯粒子（因此才獲得資助）。”這些觀點(diǎn)我不贊同。

大科學(xué)工程是否獲得資助，取決于其科學(xué)目標(biāo)、可行性及對工業(yè)技術(shù)、文化經(jīng)濟(jì)的帶動等等。具有清晰的理論預(yù)言并不是大科學(xué)工程獲得資助的必要條件。比如，嫦娥工程和人類基因組計劃，就很難說有什么清晰的理論預(yù)言；而科學(xué)史上無心插柳的重大發(fā)現(xiàn)也比比皆是。比如宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)、日本神崗超新星中微子信號的發(fā)現(xiàn)等等。

歐洲LHC的科學(xué)目標(biāo)不僅僅是發(fā)現(xiàn)希格斯粒子。在建設(shè)LHC的決策中，關(guān)鍵性的科學(xué)因素是因為當(dāng)時的標(biāo)準(zhǔn)模型存在著理論上的巨大困難：理論預(yù)期在100GeV—1TeV的能標(biāo)上要么存在希格斯粒子，要么存在超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理。LHC發(fā)現(xiàn)了希格斯粒子，確定了標(biāo)準(zhǔn)模型在目前可觀測能標(biāo)下的成立，起到了從大量物理理論中去偽存真的作用。

歸根到底，物理學(xué)是實驗科學(xué)，不僅是對理論證偽的手段，也能帶來前所未有的新的觀測、新的數(shù)據(jù)，為理論的發(fā)展提供關(guān)鍵性線索和知識。

在采訪中，阮曼奇特別對記者強(qiáng)調(diào)，目前人類對粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型仍是知其然而不知其所以然。標(biāo)準(zhǔn)模型有著簡單優(yōu)美的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，但人類并不理解自然為何選擇這樣的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)；標(biāo)準(zhǔn)模型有大量的自由參數(shù)，其取值決定了宇宙的面貌，但人類也不理解自然界為何選取了目前的參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)模型雖然在對撞機(jī)的實驗中獲得成功，但無法完美解釋一系列重大問題，包括為何標(biāo)準(zhǔn)模型粒子質(zhì)量相差巨大、在物質(zhì)起源上為何宇宙中物質(zhì)比反物質(zhì)多、中微子質(zhì)量從哪里來、暗物質(zhì)和暗能量的本質(zhì)是什么等等。

阮曼奇認(rèn)為，對上述任何一個問題的解答都意味著基礎(chǔ)物理學(xué)的重大突破。圍繞上述問題，人們提出了大量的新物理模型，急需新的實驗數(shù)據(jù)用于去偽存真。能準(zhǔn)確測量希格斯粒子性質(zhì)的對撞機(jī)將是探索上述問題、尋找標(biāo)準(zhǔn)模型背后更為基礎(chǔ)的物理規(guī)律的絕佳手段。“全球高能物理學(xué)界倡議了大量的新型對撞機(jī)，其中中國的CEPC具有科學(xué)潛力巨大、技術(shù)相對成熟、項目造價相對低廉、時間進(jìn)度可控的顯著優(yōu)勢，有望實現(xiàn)重大突破。”

（原標(biāo)題 中科院高能所研究員阮曼奇對葛墨林院士隔空喊話——“葛院士反對建大加速器的論據(jù)，我不同意”）