建大型对撞机要花费360亿，王贻芳院士为什么坚持认为中国应该造

11月3日，中科院院士、中科院高能物理所所长王贻芳接受了媒体采访，面对媒体得追问，王贻芳依然坚持要建设超大型对撞机。

王贻芳院士简介

王贻芳是中国高能物理得领军人物，他在大亚湾发现了第三种中微子振荡方式，大亚湾中微子实验成果入选《科学》年度十大突破，发现前两种中微子振荡方式得科学家都已经获得了诺贝尔奖，所以，王贻芳也被全球物理学界认为在未来几十年里极有可能获得诺贝尔奖。

大亚湾中微子实验大厅

中微子，被称为“幽灵粒子”，属于轻子，个头小、不带电，可自由穿过任何物体，自旋为1/2，质量非常轻（有的小于电子的百万分之一），以接近光速运动，所有中微子都不带电荷，与其他物质的相互作用十分微弱，不参与电磁相互作用和强相互作用，但参与弱相互作用和引力相互作用。号称宇宙间的“隐身人”，也被称为“幽灵粒子”。

粒子物理标准模型，最后一行的绿色粒子为中微子，他们的质量目前未知。

简单来说，中微子有三种“味”，“味”是指基础粒子的一种属性，分别是电子e、渺子μ和陶子τ中微子。任何一味的中微子都会随着时间变化而“变味” （也就是振荡） 。

太阳内核只生产电子中微子，但是电子中微子在穿越真空来到地球的过程中会来回“变味”——有时是渺子中微子，有时是陶子中微子，有时变了一圈又回到电子中微子。当它们被地球上 （只能探测到电子中微子） 的探测器所捕获时，已经有2/3的电子中微子变成了另外的味，所以观测到中微子振荡得方式难度非常高。

中微子得其余两种振荡方式分别是太阳中微子振荡，科学家雷蒙德·戴维斯首次观测到的中微子流量与标准太阳模型预测的不符，从而发现了中微子振荡现象，获得了诺贝尔奖。

另外一种是大气层中微子振荡，日本超级神冈探测器的梶田隆章以及加拿大萨德伯里中微子观测站的阿瑟·麦克唐纳就是发现了中微子振荡现象存在的证明，并取得中微子质量数据获得了2015年诺贝尔物理学奖。

超级神冈探测器

也正是因为在高能物理领域取得了丰硕得成就，所以王贻芳希望更进一步，建造超大型对撞机，做出更大得科研成果。

他认为这是“中国引领世界基础物理研究研究最好的机会”。

大型对撞机是什么

大型对撞机是粒子物理科学家为了探索新的粒子，和微观量化粒子的‘新物理’机制设备，是一种将质子加速对撞的高能物理设备。

大型对撞机局部图

过去几十年来，物理学家不断在细节上加深对构成宇宙的基本粒子及其交互作用的了解，了解的加深让粒子物理学的“标准模型”变得更为丰满。

粒子物理学的“标准模型”是指关于已知物质的微观最基本单元——轻子和夸克，最基本相互作用（三种规范相互作用：强相互作用、电磁相互作用和弱相互作用），产生粒子质量机制——黑格斯机制及其量子——轻子、夸克、希格斯粒子和规范相互作用的量子相互作用和转化的基础理论。

粒子标准模型的内涵（特别是强作用引起的手征相变，夸克、胶子、等离子体以及色超导相变的规律和条件等）和应用让人类对微观世界的认识推向更加深入的层次（如超对称，大统一，额外维时空等）。此外，标准模型的成功，推动了天体物理、宇宙学和核物理等学科的重大发展，诞生了新的交叉学科（如粒子宇宙学，高能天体物理学等）。

但这个模型中仍存在缝隙，以至于我们无法绘制一幅完整的关于微观世界的图画。为了帮助科学家揭示粒子物理学上这些关键性的未解之谜，需要大量实验数据支持，大型对撞机便担负起“数据提供者”的角色，这也是非常重要的一个步骤。大型对撞机能够将两束质子加速到空前的能量状态而后发生相撞，此时的撞击可能带来意想不到的结果，绝对是任何人都无法想象的。

在希格斯粒子被发现后，科学家们非常希望拥有下一代正负电子对撞机用以大量产生干净希格斯粒子，即“希格斯工厂”。

大型强子对撞机LHC上质子对撞过程产生非常多的本底，希格斯粒子事例混杂着大量无用“噪音”，给研究希格斯粒子的性质带来干扰和困难。如果采用正负电子对碰撞，则本底非常低，对希格斯粒子性质更精确的测量将得以开展。

由此各个国家都提出了下一代大型对撞机的方案，而王贻芳指的大型对撞机是指100公里环形正负电子对撞机，简称CEPC，这是中国提出的下一代大型对撞机方案。

建造大型对撞机有什么好处

目前国际上正在酝酿的方案除了中国科学家提出的“环形正负电子对撞机+超级质子对撞机”（CEPC+SppC），还有国际直线对撞机（ILC）、紧凑型直线对撞机（CLIC）、大型正负电子对撞机（LEP3）、极高能大型正负电子对撞机（TLEP）、未来环形对撞机（FCC）、超大型强子对撞机（VLHC）、缪子对撞机（MC）等。

未来环形对撞机

而王贻芳为什么坚持修建超大型对撞机，他也给给出了四条原因：

第一，希格斯粒子是粒子物理目前一个最重要的观测窗口。

第二，希格斯粒子质量不是特别重，使得环形对撞机就可以高效产生大量希格斯粒子、成为一个理想的希格斯粒子工厂。相对于直线对撞机来说，CEPC是效率更高的一种设计。

第三，中国在国际上的竞争对手（欧洲、美国、日本），它们都有正在进行的其他项目，暂时腾不出手来做环形对撞机希格斯粒子工厂。

第四，环形正负电子对撞机刚好是我们会做的——我们已经有30年的北京正负电子对撞机的经验。

在王贻芳认为，目前欧洲提出的未来环形对撞机（Future Circular Collider，FCC）的技术路线，就是采用了中国科学家提出的原理方案——先电子对撞、再过渡到质子对撞。这充分证明了中国CEPC发展的可行性。

他们的规划方案跟我们一样，在世界范围内建设两台同样的大型对撞机显然没意义
。。。
即便是我们先提的idea，但它们的人才比我们多、技术水平比我们高，欧洲要想走到我们前面太容易了。这就是一个谁先行动的事。
。。。
我们跟欧洲是有竞争的，我们建了它们就建不了，它们建了我们就建不了
。。。
谁能够建、谁先建成，谁就将成为这个领域的领跑者。 ——王贻芳

在王贻芳看来，修建大型对撞机是百利而无一害，最坏的结果也可以帮助我们把对希格斯粒子性质的了解提高到一个新的高度，因为经过王贻芳仔细论证，CEPC对撞可产生一百万个希格斯粒子。而且从希格斯粒子的质量来看，刚好可以用环形对撞机产生，且产生效率优于直线对撞机。

直线对撞机

除此之外，还可以让我们更加了解标准模型的本质。如果更幸运，说不定还可以取得关键技术如高温超导的进步，这对中国科学可以说是大跨越式的发展。

王贻芳在某次演讲中更直言：中国这台大型对撞机建成后将是全球最大、能量最高的粒子加速器——欧洲大型强子对撞机（LHC）周长的三倍多，某些方面的功能将是其成千上万倍。

王贻芳经过仔细计算，建造大型对撞机的先期投入只需要360亿元，并非1000亿元。如果取得了重大的科研成果，我们还可以在这个基础上扩建，因为正负电子对撞机的隧道有100公里长，以做质子对撞机，也可以做重离子对撞机等等，有很多可能性。

最后，我们需要说明的是：超大型科研项目投入360亿并不多，而且王贻芳如今已经56岁，CEPC一期工程是计划到2030年完成，实验运行、取数10年，二期工程（如果决定建设）计划2040年启动建设。所以不存在通过建造CEPC谋取私利的问题。

推动我国建设CEPC，是他在现在的科学岗位上的最后一桩心愿。——王贻芳

英国《自然》杂志对王贻芳的报道

杨振宁为什么反对

当然，王贻芳如此坚持，也有人选择反对，代表人物就是杨振宁教授，标准模型就是在杨振宁的规范场论基础上提出的，所以他在这个领域可以说是权威。

他就认为中国在现在这个时间点建设大型对撞机没有必要：

1、经费投入的成本太高。至少200亿美元。而且大型加速器还有不能按计划完工的“优良传统”，除了大型强子对撞机的建设成本，单年运行维护的费用会比单年工程支出更高，是一个持续烧钱的无底洞，而且具有学术研究价值的“超对称粒子”是二期SPPC才有机会办到的事，在一期CEPC是无法办到的，也就是说一期CEPC就是在不断烧钱而且没有回报。
2、杨振宁认为中国仍然是一个发展中国家，有很多燃眉之急的问题需要解决，这些地方还需要大量的资金投入。
3、如此大量的资金投入势必挤压其他领域的科研经费，包括凝聚态物理、天文物理、生命科学。
4、杨振宁认为如今的高能物理已经陷入了一个窘境，超对称粒子的存在只是一个猜想。他的原话如下：找超对称粒子已经有很多年了，完全落空。今天希望用超大对撞机来找到超对称粒子，只是部分高能物理学家的一个猜想。多数物理学家，包括我在内，认为超对称粒子的存在只是一个猜想，没有任何实验根据，希望用极大对撞机发现此猜想中的粒子更只是猜想加猜想。（自此杨振宁统一了三大力以后，许多科学家寄希望找到“超对称粒子”以统一引力与其他三种力，实现物理的第二次大一统）
5、短期内无法反哺技术，无法促进生产力的提高。也就是投入产出比无法持平，甚至利用高投入达到高产出。五十年内对人类生活没有实在好处。
6、如果想要建造成功的话，那么势必会由90%的非中国人主导，因为建设大型强子对撞机欧美更富有经验。而且即使有成果中国也不一定能拿诺奖
7、不建超大对撞机，高能物理的方向可以先转移到寻找 a.更好的加速器原理 b.寻找美妙的几何结构。

简单来说：王贻芳力挺建造大型对撞机，认为这是中国一次“弯道超车”的机会，一旦成功将会改变未来，而且这个设施可以吸引更多国外优秀人才，有利于提高中国基础科学的地位。

而杨振宁先生则认为，中国没必要建造这个昂贵的东西，而且结果还是未知，应该把钱用在其他高回报的科研领域。

其实如果你仔细看，就会发现，两个人所站的角度不同，提出的观点都有一定的道理，两个人之间的论争完全属于科学之上的论战，是学术之争，至于谁对谁错，这个估计只有等修建了才能知道。

所以我们的讨论要对事不对人，没有必要将话题引到个人身上，毕竟，他们的出发点都是好的。

我认为，如果不修建的话，省下来的是钱，但是中国高能物理研究可能会再次落后西方。修建的话，虽然花费了很多钱，但是如果真的有重大科学成果，那不就赚到了吗？

就像有位科学家说的那样：18世纪英国是世界科学中心，19世纪德国是世界科学中心，20世纪美国是世界科学中心，21世纪中国要不要争取一下？

这就像是一场胜率只有0.00001的豪赌，赌注是360亿人民币，奖品是科技大爆发。

全世界都在赌，美国、日本、欧洲在内的很多国家都想建超大对撞机，中国为啥不豪气下注一回呢？