環形正負電子對撞機備受爭議 王貽芳在堅持什么？

“對于CEPC，我們正在繼續設計和進行關鍵設備的預研工作。原來的計劃是2022年開建，但按現在的情況來看，提前是絕對不可能了，推后倒是有很大的可能性。”11月3日上午，中國科學院院士、高能物理學家王貽芳在接受21世紀經濟報道等媒體的采訪時表示。

CEPC，即環形正負電子對撞機，這是由中國高能物理學家們于2012年提出的一個世界級高能粒子大型加速器項目，而王貽芳是該項目的主要推動者。

王貽芳專注于高能物理領域的研究，曾領導完成北京正負電子對撞機上的北京譜儀（BESIII）的設計、研制、運行和物理研究，同時，他還開創了我國中微子實驗研究，提出了大亞灣中微子實驗方案并率領團隊完成了實驗的設計、研制、運行和物理研究。

2012年，王貽芳團隊通過大亞灣中微子實驗發現了一種新的中微子振蕩模式，該成果入選美國《科學》雜志2012年全球十大科學突破，并獲得了2016年度國家自然科學一等獎。

目前，由王貽芳提出的江門中微子實驗正處在建設階段，計劃于2021年左右完成建設，這也是中國主持的第二個大型中微子實驗。除此之外，推動CEPC的建設工作，也是王貽芳的一項重要工作。

對于該項目可能出現的推后情況，王貽芳告訴記者，一個項目的推動依賴于很多方面，2012年提出這個計劃時，規劃的是2022年開建，留下的準備時間是10年左右。

“到現在為止，我們基本是在按計劃推進，當時定的10年任務，現在離2022年還有3年，實事求是講，還有很多準備工作沒有完成，所以感覺還需要更多的時間，而這個也取決于國家未來‘十四五’計劃和其它大的計劃的執行情況。”王貽芳說。

相比于此前的大亞灣中微子實驗和正在建設的江門中微子實驗，CEPC無論從規模還是資金投入上都要大很多。正因如此，CEPC的項目引發了很大的爭論，很多人對該項目提出了反對和質疑，其中最為人熟知的反對者便是楊振寧。

所以在過去多年間，每當王貽芳出現在公眾場合談論CEPC項目時，被問的最多問題便是“CEPC有沒有用？有什么用？”對于這些問題，王貽芳已經回答了不知多少遍，但他依然每次都會說，他希望通過自己的不斷科普，能讓更多人了解CEPC的價值。

那么除了基礎科學的研究，CEP能帶來哪些實際的好處呢？王貽芳在多年前就曾給出回答，他認為CEPC可以使中國至少在以下技術方面實現國產化：1、高性能超導高頻腔，可應用于幾乎所有加速器；2、高效率、大功率微波功率源，可應用于雷達、廣播、通訊、加速器等；3、大型低溫制冷機，可應用于科研設施、火箭發動機、醫療設備等；4、高速、抗輻照硅探測器、電子線路與芯片等。

除此之外，王貽芳還認為CEPC可以幫助中國在精密機械、微波、真空、自動控制、數據獲取與處理，計算機與網絡通訊等技術方面領先國際，可以培養上千名頂尖的物理學家和工程師，引進上千名國際頂尖的科學家和工程師，形成一個國際化的科學中心。

中微子的探索之路

在11月3日下午召開的2019騰訊科學WE大會上，王貽芳表示，中微子在整個物理學當中起著非常重要的作用。在構成物質世界的12個最基本的粒子中，中微子占了其中的三種，所以說中微子是構成物質世界最基本的單元。

1930年，著名科學家沃爾夫岡·泡利為了解決微觀世界的能量和動量不守恒問題提出了“中微子”的概念；過了26年即1956年，美國科學家萊因斯在實驗中發現了中微子，并因此獲得了諾貝爾獎；1987年，日本神崗實驗和美國IMB實驗觀測到超新星中微子。

在發現三種中微子之后，1988年，日本超級神岡實驗發現了大氣中微子振蕩，2002年，加拿大的SNO實驗發現太陽中微子振蕩，而這兩個實驗由于發現中微子振蕩均獲得了諾貝爾獎。

王貽芳說，到了2002年的時候，科學家們已經發現了兩種中微子振蕩，但從物理角度來說，三種中微子應該有三種振蕩。所以他們從2003年提出實驗，開始推動大亞灣中微子實驗建設，最終于2012年得到結果，發現了第三種中微子振蕩。

而目前正在建設的江門中微子實驗，是王貽芳在2008年大亞灣實驗完成之前就提出來的，該實驗的目的是研究中微子的質量順序、精確測量中微子的振蕩參數，同時也將研究大氣中微子、太陽中微子、超新星中微子、地球中微子等。

王貽芳稱，在江門中微子實驗中，他還希望尋找一種叫做“無中微子雙β衰變”的全新衰變，它將能確定反中微子到底是中微子自己本身，還是中微子、反中微子是不一樣的粒子。這在粒子物理學當中是一個非常重要的研究目標。

為此，江門中微子實驗的建設難度也大大提升。據王貽芳介紹，為了實現上述科學目標，需要建設一個大探測器，而這個探測器需要2萬噸的液體閃爍體。

“剛才提到的大亞灣實驗里液體閃爍體只有20噸，這里面差了將近1000倍。2萬噸的探測器比目前世界上最大的液體閃爍探測器還要大20倍。”王貽芳說。

與此同時，該實驗還需要把探測器的光收集提高5倍，這比過去也有了一個巨大的提升。為此，王貽芳團隊需要把探測器液體的透明度提高近2倍，同時要把探測光子的光電倍增管的探測效率提升2倍。

王貽芳稱，在推動江門中微子實驗建設的過程中，遇到了種種困難，比如光電倍增管，他們團隊就花了8年的時間才得到達標的樣管。

但目前來看，整個江門中微子實驗的進展都非常順利。王貽芳告訴記者，“等江門中微子實驗完成建設開始運行以后，我們相信會取得非常重要的成果，它也會在國際的中微子發展當中成為一個非常主要的研究基地。”

已經有了大亞灣中微子實驗，江門中微子實驗也正在建設，但王貽芳仍然覺得不夠，他坦言，整體來看，中國的高能物理發展跟其他一些國家相比仍有很大的差距，核心還是體現在基礎設施不足。

同時，整個業界已經完成了粒子物理標準模型的建立，所有粒子也都被發現了，這意味著即便中國要建設大型的基礎設施，也需要尋找一個超出標準模型的新物理體系。

正是在這樣的背景下，王貽芳提出了建設大型環形正負電子對撞機的方案。

為什么要做CEPC？

王貽芳稱，CEPC的想法在國際上得到了很好的認可，也被認為是粒子物理未來發展的首選。而對中國來說，這也是一個理想選擇，是中國能夠引領世界基礎物理研究最好的機會。

對此，王貽芳也給出了他的四點理由：

第一，希格斯粒子是目前粒子物理研究未知的一個最重要的窗口；

第二，希格斯粒子質量不是特別重，環形對撞機是一個理想的希格斯粒子工廠，相對于直線對撞機來說，這是效率更高的一種設計；

第三，國際上很多的競爭對手，如歐洲、美國、日本，他們的手上都有其它正在進行的項目，暫時騰不出手來做環形希格斯粒子工廠；

第四，環形正負電子對撞機剛好是中國會做的，北京正負電子對撞機已經積累了30年的研究經驗。

從項目規模來看，CEPC一旦實施，將是中國基礎科研的一個重大跨越，可對比的是，北京正負電子對撞機的周長是240米，而CEPC的周長將達到100公里。

這巨大的規模跨度同時也帶來了高額的資金投入，而關于投入的問題，也是外界質疑CEPC的一個重要焦點。

針對項目資金，王貽芳在采訪時特意強調，“看到很多報道說這個項目需要上千億，我需要再次澄清一下，經過我們兩次估算的結果，這個項目只需要360億元。”

“至于1000億是怎么來的，可能是有些人把項目的第二階段也算了進去，”王貽芳接著說道，“環形正負電子對撞機完成之后，它有個100公里的隧道，我們不希望這個隧道被浪費掉，所以提出了一些其他的可能性，比如這個隧道可以用來做質子對撞機，也可以做重離子對撞機等。”

但是，只有環形正負電子對撞機是正在規劃要做的，而上面提到的CEPC完成后的計劃是否展開還不一定。王貽芳稱，如果要做這些后續計劃，需要滿足兩個重要的前提條件：第一，這個裝置有重大的科學發現；第二，關鍵的技術要有突破。

“這兩個條件缺一不可，少了一個都不會有第二階段。而如果滿足這兩個條件有了重大技術突破，比如高溫超導，那它對社會的貢獻就不是百億、千億，而是萬億以上了。”王貽芳說。

王貽芳還表示，科學的發展從早期的手眼并用，到后來實驗桌上的顯微鏡，再到大型的空間望遠鏡、地面大型加速器，這是一個不可避免的發展趨勢。“我們研究的對象，要么越來越大，要么越來越小，這都是我們人力極難觸及的，所以要借助儀器。未來的發展，誰有能力建設這些設備，誰最終就能成為世界的領導者。”

在他看來，現在中國科學界需要回答的核心基本問題，就是中國的科學家有沒有勇氣、能力，以及社會和公眾的支持，來做未來科學發展最重要、最核心的問題。

“而CEPC就是一個最核心、最難的問題，敢不敢做，將決定中國未來科學發展能否走到舞臺中央。”王貽芳說。