據歐洲核子研究中心(CERN)官網近日報道，經過近兩年討論和審議，6月19日，CERN理事會全票通過新的《2020歐洲粒子物理學戰略》，這為歐洲粒子物理學未來的發展指明了方向，也將對全球粒子物理學未來的發展產生重要而深遠的影響。

粒子物理學領域的諸多發現改變了人們對宇宙的認知，但宇宙間仍有很多奧秘有待揭示，例如暗物質的本質、正反物質不對稱、中微子的質量等。《2020歐洲粒子物理學戰略》致力于解決這些懸而未決的問題。

CERN稱，新戰略確定的最高科學優先事項是研究希格斯玻色子和高能量前沿探索。為此，CERN確定了“兩步走”的路線圖：先建造一臺正負電子對撞機——旨在獲得大量希格斯玻色子，再建造未來環形對撞機(FCC)。

CERN總干事法比奧拉·賈尼奧蒂對英國《自然》雜志表示：“我認為對CERN乃至全球粒子物理學的發展來說，這都是具有歷史意義的一天。”

兩步走戰略

2012年，CERN的“當家花旦”大型強子對撞機(LHC)首次發現所謂“上帝粒子”——希格斯玻色子，科學家認為，希格斯玻色子有望成為開啟新物理學大門的“鑰匙”。

據《自然》雜志6月19日報道，為進一步揭示希格斯玻色子的秘密，并推動高能物理學的發展，CERN發布的新戰略擬建造一臺周長100公里的圓形超級對撞機，而且，整個過程將分“兩步走”。

首先，CERN將建造一臺正負電子對撞機，以制造出大量希格斯玻色子，并詳細了解其性質。其次，在本世紀后期，正負電子對撞機被拆除，并在此基礎上建造新的質子對撞機——FCC。LHC的最大對撞能量為16太電子伏特(TeV);而FCC的最大對撞能量將高達100太電子伏特，其目標是尋找新的粒子或自然力，并擴展或替換現有的粒子物理學標準模型。

賈尼奧蒂說：“這是一個雄心勃勃的戰略，它以審慎而循序漸進的方式概述了歐洲和CERN的愿景。”

據悉，LHC目前正在進行升級，將于2021年5月重啟，并一直運行到2024年底，2025年將再開啟新一輪升級，直到“高亮度LHC”于2027年“閃亮登場”，并有望運行至2038年。CERN計劃在高亮度LHC馬力全開后不到10年時間內，完成正負電子對撞機的研制工作。

《自然》雜志的報道指出，這臺正負電子對撞機將產生大量希格斯玻色子，從而使科學家能對希格斯玻色子開展高精度測量，繪制希格斯玻色子與其他粒子相互作用的詳細圖景。

國際合作將更開放深入

新戰略除了為歐洲粒子物理學的發展指明方向之外，也為未來可能的、更深入開放的國際合作表明了態度。

科學界已經廣泛認識到粒子物理學將朝著更高能量和更小尺度邁進，該戰略的另一項重要建議是，歐洲應與世界各地的團體攜手合作，研究建造能達到最高能量的下一代強子對撞機的可行性;還呼吁CERN參與由日本主導的國際直線對撞機(ILC)的研制工作，ILC也旨在制造出足夠數量的希格斯玻色子，從而確定這種難以捉摸的粒子的性質。

此外，新戰略還進一步建議歐洲繼續支持日本和美國的中微子項目，與天體粒子和核物理領域廣泛開展合作，與非歐洲國家持續開展合作。

《自然》雜志的報道指出，鑒于FCC的造價高達210億歐元，因此，CERN除了從成員國獲得常規預算外，還不得不從其他國家尋求建造資金。

CERN前總干事克里斯·萊韋林·史密斯說，可能需要美國、中國和日本等歐洲以外的國家加入CERN，以成立一個新的全球性組織。他說：“新組織將需要一個新架構。”

賈尼奧蒂說：“我們將繼續加大并夯實CERN與各成員國及其他研究機構之間的合作，這些合作是科學技術持續進步的關鍵，也將造福社會。”

期待“撞出一番新天地”

《2020歐洲粒子物理學戰略》還強調，要加強對先進加速器、探測器和計算技術的研發工作，這些技術不僅是開展所有未來項目必要的先決條件，也將對社會經濟發展帶來潛在好處。

新戰略認為，研究人員在加速器、探測器和計算技術等領域所取得的進步將對醫學和生物醫學技術、航空航天應用、文化遺產、人工智能、能源、大數據和機器人等產業產生重大影響。此外，與大型研究機構的合作有助于推動產業創新。而且，對“初出茅廬”的職業科學家、工程師、技術人員和專業人員開展相關培訓也為各行業乃至社會儲備了寶貴的人才庫。

英國利物浦大學物理學家塔拉·希爾斯表示：“找到答案的唯一方法是通過實驗;找到答案的唯一地方是我們尚未涉足之地。”

新對撞機或許可以為粒子物理學撞出一番新天地，再次刷新人類的認知。(劉 霞)

關鍵詞： 2020歐洲粒子物理學戰略