点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

寻找座位的中国物理学家

来源:中国科学报2022-07-25 10:56

  ■记者 倪思洁

  一个通宵,黄燕萍都排在长队里。

  2012年7月4日,日内瓦迎来清晨的第一缕曙光。此时的欧洲核子中心(CERN)主礼堂外排着蜿蜒的长队。等候在此的,是各国物理学家。

  大门一开,他们克制着内心的冲动,以最安静、文明、有序的方式“抢占”座位。

  作为国际合作组里资历尚浅的成员,黄燕萍没想过要占一个更靠前的位置,进门看见后排有座位,便坐了下来。

  上午9点,这里向全世界发出了一条重磅消息:大型强子对撞机的ATLAS(超导环场探测器)和CMS(紧凑缪子线圈)实验组,发现了被誉为“上帝粒子”的希格斯粒子。

  那一刻,在无形的粒子物理学术世界里,另一道大门也打开了,竞争同样安静、文明、扣人心弦。

  不同的是,中国物理学家在尝试寻找一个更靠前的座位。

  荣耀

  再谈起十年前的经历,黄燕萍依然很开心。当初,CERN礼堂里的荣耀,有一份属于她。

  2012年5月,黄燕萍从中科院高能物理研究所(以下简称高能所)博士后出站,去了威斯康星大学做博士后,并加入该校在CERN大型强子对撞机(LHC)的国际合作组。

  LHC是躺在一条27公里环形隧道里的对撞机。黄燕萍参加的是基于LHC四大探测器之一的ATLAS实验。ATLAS在英文里有“地图册”之意。

  这个探测器能测出对撞出的各种粒子的能量、寿命、电荷等诸多参数。根据这些参数,粒子物理学家就能判断撞出的是哪些粒子。正因如此,它成为了寻找新粒子的“向导”和“地图”。

  粒子物理领域还有一张更大的“地图”——粒子物理标准模型。模型中有61种基本粒子。其中,60种基本粒子逐一被验证,只剩下一种毫无踪迹——为粒子提供质量的希格斯粒子。

  黄燕萍怎么也没想到,她在ATLAS实验组只工作了两个月,就成为了最早“看到”希格斯粒子迹象的“幸运者”之一。

  和很多粒子物理学家一样,这件事让黄燕萍获得了继续研究希格斯粒子的信心。此后,她辗转于威斯康星大学、CERN、德国电子同步加速器研究所,并最终在2016年回到高能所。如今,成为特聘青年研究员的她带领高能所ATLAS团队完成了希格斯粒子性质的最新联合测量。

  暗潮

  高能所研究员陈明水参与的是CMS实验。

  相比ATLAS,CMS小很多,它通过更强磁场的线圈,可以更好地测量质子撞击后所产生的缪子。

  2006年,还是博士研究生的陈明水和几位同学第一次来到CMS实验组,为的是把高能所研制的缪子探测器组装起来并完成调试。

  在希格斯粒子被发现前十年,高能所就在中科院院士陈和生等团队负责人的领导下,在探测器建造、升级及网格计算方面作出了实质贡献。

  对于陈明水来说,2012年开启了一场粒子物理的盛宴。2012年3月8日,我国大亚湾中微子实验发现了中微子第三种振荡模式,打开了中微子物理发展的大门;几个月后,LHC研究团队发现希格斯粒子,又打开了希格斯粒子研究的大门。

  盛宴开启后,陈明水能明显感到,粒子物理学界暗潮涌动,大家都在考虑下一步该怎么走。

  陈明水的人生也跟着潮流一起涌动。他所在的高能所将ATLAS和CMS研究的长期核心科学目标凝练为希格斯粒子自相互作用研究。他自己也成长为高能所CMS组负责人,带领团队获得了希格斯自耦合相关的最新联合分析结果。

  心结

  除了发现希格斯粒子的两个主要探测器之外,LHC的其他探测器研究组中也有不少来自中国各大院所和高校的粒子物理学家。

  多年来,作为北京大学物理学院院长,中科院院士高原宁一直带领着中国团队参与LHC上另一个探测器的工作——底夸克实验(LHCb)。

  十年,他见证了中国团队在LHC国际合作组里的整体发展。“到2021年,LHC中国组成员已超过500名。”高原宁告诉《中国科学报》。

  这样的发展让高原宁既高兴又担忧。高兴的是LHC中国组正在产生越来越多好的成果,担忧的是国际同行的目光。中国组的团队在扩大,成果在增加,但对LHC的实物贡献却没有太大变化。

  从希格斯粒子被发现至今,LHC进行了升级改造和第二轮运行取数,刚刚开始了第三轮运行。这十年,中国组不是没有实物贡献,比方说,高能所带领的中国团队为LHC加速器升级项目成功研制了新型对撞区超导磁体,并主导了新型高颗粒度高时间分辨探测器项目的研制。但是,这些贡献与LHC的总投入相比只占1%。

  1%,几乎成了参与LHC的中国科学家的心结。

  “十年前是1%,十年后还是1%。在国际同行看来,我们就是想‘摘桃子’,他们建好装置,我们直接用它做物理分析、发表成果。”陈明水说。

  不仅如此,没有投入,中国科学家也很难在一个庞大的国际合作体系中拥有话语权。“我们在探测器研制上的投入还很散,不是很有影响力。”高原宁坦言。

  另一条路

  除了参与国际合作外,十年来,中国粒子物理学家还在尝试走另一条路——“以我为主”开展希格斯粒子研究的国际合作。

  希格斯粒子的发现,虽然打开了一道无形的大门,却没有解决所有困惑。新的疑问和好奇让全球粒子物理学家产生了一个共同的梦想:建一座能生产希格斯粒子的“工厂”,深入研究希格斯粒子的性质。

  在提出“希格斯工厂”建设思路方面,中国粒子物理学家们走在国际前列。

  2012年9月,以高能所所长、中科院院士王贻芳为代表的中国粒子物理学家,正式提出CEPC-SPPC设想,计划在中国建设一个周长100公里的、位于地下100多米处的环形对撞机“希格斯工厂”。

  CEPC-SPPC的提出,曾改变许多中国粒子物理学家的人生。高能所研究员高杰就是其中之一。

  高杰曾是法国国家科研中心直线加速器研究所终身研究员,自1992年起,他的研究工作一直聚焦在以发现和研究希格斯粒子为目标的未来正负直线对撞机设计和各种环形对撞机加速器关键物理问题探究上。2005年,高杰加入高能所。

  在希格斯粒子宣布被发现之前,物理学家们推测,希格斯粒子可能具有很高的能量,因此,大家更倾向于关注能产生更高对撞能量的正负电子直线对撞机。2010年,高杰成为了亚洲国际直线对撞机(ILC)指导委员会主席,ILC的目标也是寻找和研究希格斯粒子。

  可是,在物理学家确认希格斯粒子能量并没有预期的那么高之后,环形对撞机的优势也显现出来。CEPC-SPPC设想的提出,让高杰几乎将全部精力转向了环形对撞机的研究。

  坐席

  2016年,CEPC-SPPC因为诺奖得主杨振宁等人的反对而引发社会关注。

  就在国内科学与社会领域对“中国该不该建超级对撞机”争执不下时,2020年,CERN理事会通过《欧洲粒子物理2020战略》,提出了与CEPC-SPPC类似的计划,即基于正负电子对撞机的“希格斯工厂”是“优先级最高的未来对撞机项目”,并期望建设能量尽可能高的质子对撞机。

  此时,国际有3个处于竞争状态的“希格斯工厂”计划——中国的CEPC-SPPC、日本积极争取建设的ILC,以及CERN规划的未来环形对撞机(FCCee)。

  如今,高杰已是CEPC机构委员会副主席、CEPC环形加速器的负责人之一。他用“白热化”和“争先恐后”来形容十年来“希格斯工厂”、希格斯粒子研究的国际竞争态势。

  他告诉《中国科学报》,2018年,CEPC完成了“概念设计报告”,目前已取得重要关键技术预研成果和技术瓶颈的突破,今年底将完成“技术设计报告”,随后进入“工程设计报告”阶段,为开工建设做准备。

  作为CEPC的倡导者,王贻芳曾公开说:“中国的粒子物理如果做了CEPC,我就尽到我的责任了,这是从规划的角度来说。我可能看不到它的重大科学成果,也没机会在它上面做研究了。”

  在争议声中,明知自己可能没有机会在CEPC上做研究,他们还是坚持推动CEPC。他们心里憋着一股劲:下一次学术殿堂的大门打开时,中国要在更靠前的位置上,占据一席之地。

[ 责编:姜楠 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 假日施工忙

  • 中国文化周活动在阿尔巴尼亚落幕

独家策划

推荐阅读
为落实《关于新时代进一步加强科学技术普及工作的意见》精神,鼓励航天科技和科普工作者、社会各界人士、航天科技爱好者参与航天科普创作,积极投身实施创新驱动发展战略,弘扬科学精神,普及科学知识,提高全民科学文化素养,加快建设科技强国的伟大实践,中国宇航学会现举办“我的太空梦”首届航天科普短视频创作大赛。
2022-09-30 20:02
9月28日,以“新征程”为主题的第七届全国老科技工作者日暨北京第十八届老科技工作者日主场活动在京启动,全国老科技工作者线上线下欢聚一堂,共同庆祝属于自己的节日。
2022-09-30 13:51
流感是由流感病毒(甲型或乙型流感病毒)感染引起的急性呼吸道传染病,主要症状包括高烧、头痛、咽痛、肌肉酸痛等。避免空腹接种;向门诊医生索要疫苗接种知情同意书,并如实填写知情同意书;接种完毕,需在接种点留观30分钟。
2022-09-30 09:45
黑土地被誉为我国“耕地中的大熊猫”,东北黑土地则被誉为我国粮食安全的“压舱石”。但“黑土粮仓”也面临着很多问题,其中“变薄”“变瘦”“变硬”最为突出。“把黑土地用好养好”,事关国家粮食安全与生态安全。
2022-09-30 09:43
9月29日,全国妇联举行新闻发布会,介绍新时代妇联工作成果。据了解,党的十八大以来,我国妇女事业正迈入妇女受益受惠更多、发展环境更为优化、发展水平跨越提升的黄金发展期。
2022-09-30 09:41
“在科研中,党员要做科技攻关的领头雁,勇挑重担,勇攀科技高峰!”作为国际无机合成、纳米科学及固态化学领域的杰出科学家,中国科学院院士、吉林大学化学学院教授于吉红一直坚定不移地践行着科研人的初心和使命,深研科技前沿发展,为实现高水平科技自立自强贡献力量。
2022-09-30 09:40
修订后的环境保护法,通过“生态文明建设立法目的+环境保护国家战略+经济社会发展与环境保护相协调的新平衡观+保护优先基本原则+若干制度+违法责任”的全新立法思路,“牵头”宣示并贯彻了生态文明理念。
2022-09-30 09:39
2022年度邵逸夫奖颁奖典礼29日以网上直播形式举行。6位科学家分获天文学、生命科学与医学、数学科学3个奖项,每项奖金为120万美元。
2022-09-29 23:25
近日召开的中央全面深化改革委员会第二十七次会议指出,要增强全民节约意识,推行简约适度、绿色低碳的生活方式,反对奢侈浪费和过度消费,努力形成全民崇尚节约的浓厚氛围。
2022-09-29 09:37
30年来,中国航天进入创新发展“快车道”,空间基础设施建设稳步推进,北斗全球卫星导航系统建成使用,高分辨率对地观测系统基本建成,卫星通信广播服务能力稳步增强,探月工程“三步走”圆满收官,“天问一号”实现从地月系到行星际探测的跨越,中国空间站在轨建造即将完成……这一系列的成就足以称得上举世瞩目。
2022-09-29 09:36
中国农科院以解决我国农业发展重大科技问题为己任,聚焦世界农业科技前沿、应对国家重大需求、投身现代农业建设主战场、面向人民生命健康,取得了一系列重大原创性科技成就。
2022-09-29 09:33
党的十八大以来,医疗机构始终坚持以人民健康为中心,把能力建设作为深化医疗改革的重要内容,推进公立医院综合改革和高质量发展,加快优质医疗资源扩容和区域均衡布局,构建有序的就医和诊疗新格局,现代医院管理制度不断健全,医疗技术能力和医疗质量水平全面提升,群众就医体验得到显著改善。
2022-09-29 09:30
该研究由中科院古脊椎动物与古人类研究所朱敏院士团队完成,相关成果形成4篇学术文章,28日在国际学术期刊《自然》同期在线发表。“可以预见,‘重庆特异埋藏化石库’和‘贵州石阡化石库’未来还将继续为解开有颌类起源的重重谜团做出持续贡献。
2022-09-29 08:56
“元宇宙”爆火后,“数字人”也随之进入公众视野。上个月,网龙网络公司宣布由数字人高管“唐钰”出任轮值CEO,以此全面推行“AI+管理”战略,在业界引发不小的轰动。
2022-09-28 13:08
作为河南省首席科普专家,我还担任省科协防汛减灾科技志愿服务种植产业专家兼联络人,指导中牟、新乡、柘城等地开展灾后恢复生产。
2022-09-28 10:05
“一粥一饭,当思来之不易;半丝半缕,恒念物力维艰。”勤俭节约始终是中华民族的传统美德。
2022-09-28 10:04
将科技自立自强作为国家发展的战略支撑,对科技创新提出一系列新思想新论断新要求,为我国科技事业指明前进方向、提供根本遵循。
2022-09-28 10:02
推进移风易俗是对农民群众急难愁盼的切实回应。乡风民俗反映了人民物质精神生活,更是窥看地方发展、社情民情、时代风貌的窗口。
2022-09-28 09:59
其中,Angiopep-2多肽可以特异靶向低密度脂蛋白受体(LRP-1),而LRP-1在脑胶质瘤细胞和脑血管内皮细胞表面均具有高表达水平。团队研究发现,双重靶向功能化外泌体能够提高药物治疗原位脑胶质瘤效率,显著抑制脑胶质瘤的生长,可有效延长小鼠的生存期。
2022-09-28 10:08
市场监管总局日前发布《企业落实食品安全主体责任监督管理规定》(以下简称《规定》),要求食品生产经营企业建立健全食品安全管理制度,配备食品安全员。
2022-09-27 09:42
加载更多