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中國在粒子物理學迎頭趕上

2014年6月27日

中國在四川為粒子物理學修建地下實驗室,此前歐美人沒有參與。德國之聲專欄作者澤林認為,如今歐美人除了盡快合作外,別無選擇。

CERN Europäische Organisation für Kernforschung
圖片來源: 2011 CERN

(德國之聲中文網)Majorana(馬約拉納)和Gerda(鍺探測列陣)聽起來雖然像毒品(和大麻Majihuana發音相近),其實都是女名。在本文中,它們指的是兩個歐、美聯合項目。這兩個項目都在「搜尋反中微子」(確認中微子是否就是自己的反粒子,可發生「無中微子雙β衰變」)--在物理學中,目前尚未發現任何支持反中微子存在的證據。但是如果得到證實,可以將科學的發展向前推進數十年。因為這可以解釋宇宙中暗物質的組成,從而揭開自然科學史上的一大迷題。

中國上升為科學強國

儘管歷經多年科研,然而無論馬約拉納研究還是鍺探測列陣研究都沒拿出有力的結果。不過在中國人還沒有加入這一研究前,這不算太糟糕。然而現在,中國人不但加入而且似乎超過了西方--至少他們已經為此創造了最好的條件。梅東明是建造反中微子探測器最有聲望的專家之一,本已在美國工作多年。然而當聽說自己的祖國也開始進行這項研究後,他回國了。誰能為此責怪他呢?他的美國同事此前做夢也沒想到,中國有一天會成為比美國更吸引人的研究地。

要想證明反中微子的存在,還需要另一種極難提取的物質--鍺。梅東明這些研究人員用高純度鍺製造的探測器要追蹤反中微子,還需要一個特別的環境。這個環境不僅需要最先進的電子設備,也需要極度純淨的技術,光是實驗人員身上的微塵粒就能導致結果有誤。在這些問題上,中國人需要幫助。

世界最大的地下實驗室

更重要的是這樣的實驗必須完全避過各種宇宙輻射,因此搜尋反中微粒子的實驗室必須建在地下深處。所有這些,人們都一直沒想到中國人能做到。然而如今,他們在四川省的深山區開始挖建世界最深的實驗室。其中的一廳已經建成,剩餘的七廳預計在2018年前完工。最晚到那個時候,中國人就將擁有比義大利中部的、領先世界的大薩索山實驗室更先進的地下實驗室。大薩索山地下實驗室現在整體陷入停滯:西方研究人員很難找到用於修建微子探測器的5億歐元,因此他們羨慕地望著東方--在那裡,錢不是問題。

圖片來源: Frank Sieren

這個東方實驗室在一定程度上,算是雅礱江八萬人施工的世界最大圍堰的副產品。相比之下,大薩索山的歐洲地下實驗室看上去像是間游戲室。針對微子物理學家擔憂的宇宙射線,在四川山下要比在大薩索山下弱200倍。四川實驗室還將前所未有得裝備一個由1000公斤高純度鍺製造的探測器--這至少耗資5億歐元。中國已經是一個高科技國家,而且正在成為一個宇航大國。如今,中國也要在最頂尖的基本粒子物理學中立足。

德國研究人員已經開始合作

歐洲人,其中也包括慕尼黑馬克斯‧普朗克物理研究所的研究人員,已被野心勃勃的中國人所吸引,以至於他們新近一致決定和中國人合作--而且是在中國人的領導下。而美國人則更持懷疑態度,他們最多願意充當顧問。對於這項研究而言,更好的當然是大家一起搜尋。然而這對於正處於上升和下降中的大國代表們來說很難。歐洲和美國合作的非常不錯,而這也體現了,在一個多元化的世界秩序下,應該共同解決世界大問題,而這就要求每位參與者都學著退一步。獎勵將是一個由美、歐、中研究者共同獲得的諾貝爾物理獎以及一個政治上的巨大進步。

弗朗克‧澤林(Frank Sieren)是德國之聲的中國專欄作者,已經在北京生活了20年。

編譯:萬方

責編:李魚

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