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环形正负电子对撞机预计2030年前建成

文章来源:中国科技网 作者:【*】 点击:次 时间:2018/11/15 11:12:41

国际高能物理学界高度关注的环形正负电子对撞机(CEPC)又有了新进展。两卷本的CEPC《概念设计报告》11月14日在北京正式发布。中科院高能物理研究所所长、CEPC指导委员会主席王贻芳院士透露,CEPC预计于“十四五”计划时期开始建设,并于2030年前竣工。

CEPC计划是中国科学家于2012年提出的,旨在高能物理领域探索和理解希格斯粒子性质、宇宙早期演化、反物质丢失、寻找暗物质、真空稳定性等一系列未解的关键科学问题和寻找新的物理规律。

计划提出后,CEPC研究工作组用了两年多的时间研究,发布了CEPC的《初步概念设计报告》,通过了国际评审并获得了积极评价。之后,CEPC的设计和预研究团队又经过3年努力,正式完成了《概念设计报告》。

“在CEPC建设之前,必须以《概念设计报告》为基础完成关键技术预研。项目团队计划未来4年间建成一系列关键部件原型机,验证技术和大规模工业加工的可行性。”王贻芳说。

根据最新消息,CEPC的选址,需要考虑地质、造价、交通、环境及当地经济等多种因素,目前秦皇岛、深汕、黄陵、湖州、长春等是CEPC几个可能入选的地址。预估建设费约需300亿元左右。

新发布的CEPC《概念设计报告》内容包含了全世界上千位科学家在过去6年中的研究成果。它分为“加速器卷”“探测器和物理卷”两卷,分别阐述了加速器和探测器的可行性设计方案以及科学意义,同时也详细评估了CEPC相对于欧洲核子研究中心大型强子对撞机在科学上的优势。两卷本的报告均得到国际权威专家的充分肯定。

中国科学家之所以在2012年提出建设CEPC,是因为那一年欧洲核子研究中心的加速器(LHC)的两个实验同时观测到了希格斯玻色子,其质量比预期要小,只有约125 GeV。这一发现对下一代正负电子对撞机的发展具有关键指导意义——我们可以建造能量较低(只需要240GeV就可以)、实验环境更为干净、性价比更高的正负电子对撞机,大量产生希格斯粒子从而对其做系统研究,进而发现新的物理现象和物理规律。按照计划,CEPC拟采用100公里周长的对撞机环形隧道,至少会有两台探测器同时进行科学实验。

据中科院高能所阮曼奇研究员介绍,CEPC将由加速器和探测器两部分组成。加速器主要负责产生正负电子并加速,最终精确聚焦对撞、制造极端环境,产生具有科学研究价值的物理事件,它把正负电子的能量从零提升到10 GeV,并继续提高到研究所需的值。然后,再把正负电子送入两个储存环进行对撞。而探测器相当于具有可以高速、高精度拍照的立体显微镜,用来记录带电和不带电的各种微观粒子;同时,该“照相显微镜”也会采用最新的软件技术,与最新的大数据、机器学习等发展紧密结合。

按照设想,在为期10年的实验计划中, CEPC将生产超过100万个希格斯玻色子、1亿W玻色子和近1万亿Z玻色子。W和Z 玻色子是弱相互作用力的媒介子。在Z玻色子的衰变中, 还将生产出数十亿的底层夸克、粲夸克和陶轻子,这些有助于科学家在大范围内直接寻找新的物理现象和物理规律。


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