資助物理學:謹慎和創造力的案例 - 彭博社
The Editorial Board
更大並不總是更好。
攝影師:瓦倫丁·弗勞勞德/法新社
一名抗議者在上個月的第比利斯舉着一幅描繪俄羅斯總統弗拉基米爾·普京和格魯吉亞商人、前總理比茲納·伊萬尼什維利的橫幅。
攝影師:瓦諾·施拉莫夫/法新社為什麼粒子有質量?這是已故諾貝爾獎獲得者物理學家彼得·希格斯一直關注的問題。他提出的解釋引發了長達半個世紀的探索,最終在2012年發現了以他名字命名的玻色子。
這一發現由歐洲核子研究中心(CERN)的科學家完成,完成了描述粒子行為和基本力相互作用的標準模型。這是一次實驗上的勝利,帶來了許多附加好處。但這也可能標誌着一種特定研究方法的頂峯:建造越來越大的粒子加速器。
隨着大型強子對撞機(LHC)在2040年左右達到壽命終點,歐洲核子研究組織CERN正在計劃建造一個龐大的繼任者,允許進行更高能量的實驗。未來圓形對撞機,它需要在瑞士和法國鄉村下挖57英里的隧道,是LHC長度的三倍多,估計初始階段的成本超過170億美元,最終對撞機可能需要另外500億美元,直到2070年代才能完工。預計成本將上升,截止日期將延長。
可以肯定的是,仍有許多謎團有待解開。宇宙中約95%由暗物質和暗能量組成,兩者都尚未被很好地理解。可能還有新的粒子等待發現。希格斯玻色子本身還需要進一步研究。但未來圓環對撞機將在沒有彼得·希格斯為其前身提供的那種路線圖的情況下建造。發現新的物理可能需要更高的能量尺度,或者超出新對撞機的限制。考慮到幾代人的時間框架和成本,這是一個導致徒勞無功的公式。
許多其他有前途的實驗正在進行中,既用於探索能量前沿,也用於尋找超出標準模型的物理學,從對中微子的雄心勃勃的新研究到測量宇宙最早信號的望遠鏡。美國的科學家正在探索建造一個μ子對撞機,如果能夠克服技術障礙,它將以更高的能量進行更乾淨的碰撞,並且佔地面積更小。使用等離子體尾場加速技術的對撞機顯示出類似的潛力。
同樣重要的是追求規模較小的項目。CERN在三月份發佈了一則公告,關於尋找隱藏粒子實驗,或稱SHiP — 提供了一個例子。SHiP將把來自CERN超級質子同步加速器的過剩高強度質子束直接對準一個固定靶,過濾掉傳統粒子以偵測與普通物質弱相互作用的隱藏粒子。其成本約為1億歐元,合理可行。而且不應該需要一生的時間來建造;設計師們預計到2030年將收集數據。如果SHiP找到了什麼,它可能成為物有所值的最終投資,利用現有工具來解決該領域中一些最持久的問題。
資助物理學仍然是非常明智的。除了推動科學知識的發展和維持一支技術嫺熟的勞動力之外,這種研究還催生了一系列有用的發明,包括醫學成像技術、癌症治療、先進的計算網絡、放射性碳定年法、超導磁鐵和萬維網。它還有助於解釋宇宙的最深層真理,這應該算得上什麼。
但是建造越來越大的粒子對撞機看起來可能會有遞減的回報,並且很可能會排擠其他值得的努力。這種風險可能會隨着時間的推移而減少:新技術可能會改進當前的技術,或者理論上的進步可能會提供一條新的探索路線。但就目前而言,歐洲的領導人需要仔細權衡成本和收益,並且要對解決存在的謎團採取其他方法持開放態度。
格魯吉亞正在經歷其“馬丹時刻”。與烏克蘭的情況有着明顯的相似之處,對於美國和歐洲來説,問題是如何應對;對於抗議者來説,問題是他們是否也應該有一個“亞努科維奇時刻”,在那個時刻他們試圖推翻政府。對於第一個問題的答案很複雜,但對於第二個問題很簡單:不。
就像2013年至2014年冬天的基輔一樣,巨大的人羣一直湧向格魯吉亞首都第比利斯的街頭。抗議的直接原因是執政的格魯吉亞夢想黨在議會提出的外國代理人法,該法案由該黨領袖和資助者、億萬富翁比茲納·伊萬尼什維利倡導。