科学松鼠会

给《南方人物周刊》写的小文，其实，我不想去写科学，也不想去讨论“世界会不会毁灭”。整个采写过程中，我只是想感觉一下，花了这么多钱的粒子物理学家是怎么想的？结果，某些物理学家们的理想主义气质，让我很羞愧。在这个世界上，有理想，又努力把理想实现的人，还是令我有那么一点点崇敬的。——————————————————————-

一台机器，功效是让两个粒子经过周长为27千米的管道加速，速度都达到光速的99.9999991%，能量达到7万亿电子伏，然后迎头碰上。

除了物理学家，其他人会对此感兴趣吗？

答案却是肯定，据说，那是因为这台机器——LHC（大型强子对撞机）中这次碰撞的能量太大了。

欧洲和美国的反对人士分别向当地法院提出起诉，要求叫停或推迟这个项目，他们的理由是：这台机器能产生危险的粒子或者微型黑洞，从而毁灭整个地球。

即使LHC的发言人坚称，尽管LHC对撞计划将产生惊人的巨大能量，但不会对地球安全产生威胁。即使研究人员认真解释：即使有小的黑洞，因为量子效应，也会很快挥发。”在地球上，大自然已经导演了多次碰撞，相当于大约100万次LHC实验，然而地球依然存在。”但仍无法改变的一个事实是，距离启动只有几天时，LHC依然官司缠身。

9月10日这天，太多人的签名变成了”迎接世界末日”。

迎接？哦。

北京时间2008年9月10日15：30，第一束粒子被导入LHC环形隧道。然后，一些相关的科学家收到了死亡威胁。一个印度少女为此自杀，反正已经世界末日了。

这是场闹剧吗？看上去却不像。

关于CERN

LHC对撞机隶属于CERN。CERN是法文”欧洲核子研究委员会”的缩写，它坐落在日内瓦西北部侏罗山脉的脚底下，位于瑞士与法国交界的梅林（Meyrin）地区的边缘，由欧盟出资支持，是个老老实实供研究者思考和实验的工厂。德国记者格特勒曾描述那个地方的接待室，”那里也卖纪念品——难看的领带和T恤衫、纪念章、宣传画、阅读材料和明信片。”她说，那里有各种语言的免费彩色简介，然而，”要想读懂这些宣传品，必须要具备太多的知识。”那是在2001年。

直观表述那里的研究对象很难，他们所研究的东西要么太大，要么太小。比如：具有150亿年历史的宇宙，或是连研究人员都不晓得长什么样子的粒子，”我们只知道他们小于10-15米，这等于十亿分之一米的百万分之一”。研究的中心问题是：什么是物质？为何存在这样的物质？宇宙的秘密和我们这个世界的起源究竟是什么？这里关心的问题只有一个：寻找万有理论。

那里所有的工作，丝毫不考虑应用，却偶尔会有意外收获。为了让高能物理学家的研究工作能够联网，1989年CERN的英国软件工程师蒂姆·伯纳斯－李发明了万维网（WWW）。

这些毫无应用价值的项目耗费了欧盟的纳税人许多钱，LHC计划就耗资60亿美元。几年前，曾在互联网中就反物质进行实况转播的CERN的科学家罗尔夫·兰度拉便说：我们CERN百分之百依赖社会扶植，欧洲的每一个公民，包括婴儿，每年都要为我们的项目付钱，因此，他们其实有权利弄明白，我们的钱花到哪里去了。

事实上，兰度拉这样说，是因为他明白丧失纳税人支持的危险。上世纪90年代，美国也曾酝酿过一个超导超级对撞机（SSC）项目，在已经投资20亿美元并取得一些成绩的情况下，却仍被迫下马。因为，没有人认为那些研究对普通人有任何意义。

就在LHC注入第一束粒子束的那几天，网上开始流传一首关于这台对撞机的说唱MV。MV的背景是LHC内部，主唱是个在LHC项目中从事研究工作的女孩，歌词很美妙。那首歌唱到：

二十七公里的地下隧道/是为了让质子们互相赛跑/一个跨越瑞士和法国的巨圆/共有60个国家为此出了钱/两束质子在其中转圈振荡/直到到达探测器的中心，然后碰撞/所有被打包到极其微小空间的能量/变成质量和粒子释放……（这是对LHC的概述。）

LHCb盯着反物质去了哪里/ALICE观测铅离子碰撞的游戏/CMS和ATLAS做的事几乎一样/它们抱着发现新粒子的希望/LHC加速质子和铅离子/这台机器的发现将使你兴奋到窒息
（这是对LHC中４个探测器：LHCb、CMS、ATLAS、ALICE的说明，其中CMS和ATLA目的都是寻找新粒子，是LHC中最核心的探测器。）
……
寻找”上帝粒子”

LHC的目标之一是要寻找希格斯粒子。

物理学中，有一个关于”统一”的传说：一个”标准模型”曾给出了自然界中弱相互作用和电磁相互作用的统一描述，一切都很完美。这个模型演绎出来的结果与我们真实世界唯一的不同只是：那里的一切都没有”质量”。研究者纷纷怀疑：那不是我们世界的模型。直到1974年，希格斯引入了一个很小的修正：希格斯场。在他的设想中，希格斯（Higgs）粒子，也就是希格斯场的量子化激发，赋予了万物质量。大家称这种粒子为”上帝粒子”——它点石成金地拯救了一个模型，让我们这个世界变得可以自圆其说。但至今为止，没人见过这种粒子，借助LHC，我们希望见到它。

这一次，希格斯粒子会被找到吗？希格斯很期待，却有些人不太期待。坐在轮椅上写出了《时间简史》的霍金拿出100美元赌”我们找不到希格斯玻色子”，他说：”如果我们发现不了希格斯玻色子，将更让人兴奋。那将说明某些事情可能错了，我们需要再次思考。”高能所的一位在读博士生向记者表示：”最不好的事情就是找到了希格斯玻色子”。嗯，他还年轻，不想过早就对着一个成熟、完美到无懈可击的理论无事可做。

访谈部分：

耗时10来年的LHC身上有来自80个国家和地区的7000名研究人员的努力，其中也有中国科学院高能物理研究所的研究员陈国明和他同事的心血——LHC中CMS探测器端盖上的μ子探测器有1/3是由他所在的团队设计、建造、安装并调试的。

陈国明告诉记者中国在CMS上的投入约占CMS总投入的1%，得到的回报则是可以拿到CMS实验组的所有数据。CMS探测器是LHC四个探测器中最重要的部分之一，据说，如果存在希格斯粒子，CMS很可能探测到。

虽然一直自称是实验物理学家，陈国明讲得最多的却还是理论。他会在桌上找到一个杯子横过来解释他们的探测器，浑然不顾里面剩下的一丁点儿水淌到了桌面上。他会饶有兴味的解释“标准模型”以及传说中的“上帝粒子”，然后很严肃的说，其实，最大的问题不是希格斯粒子而是“暗物质”。当记者问到：“暗物质不是宇宙学中的东西吗？”他很骄傲地回答：“物理学里，最大和最小早就接起来了。”今天，研究最广阔宇宙的宇宙学与研究最微小粒子的粒子物理，几乎合到了一块。

他会指着一个星系的图片描述暗物质——按照这个星系的旋转速度计算，它本会因离心力而散掉，但它仍然保持现在的样子，我们猜测其中有大量的物质。“虽然我们现行的观测手段都观测不到，但它们有质量有引力。”他说，LHC中也许能够找到暗物质类似的东西，但即使实验中找到了，也还需要去太空中验证。

人物周刊：您的研究小组参与LHC的工作多长时间了呢？
陈国明：大概有十来年吧，我们差不多从一开始就加入了，LHC建造了十来年，我们也就合作了十来年。

人物周刊：您个人如何介入了这个项目呢？
陈国明：我做博士后的时候就参与了CERN的LEP（大型正负电子对撞机），那是个跟LHC差不多的东西，只是能量没那么大。

人物周刊：您主要是参与LHC实验方面的，国内有参与LHC理论方面研究的项目吗？
陈国明：理论方面，国内比较少。清华大学邝宇平院士带领的一个理论团队跟我们组走的比较近，他们有个模型要在LHC上验证。

人物周刊：他们的模型是什么呢？
陈国明：那是一个Higgsless model（不包括希格斯粒子的模型），他的模型中没有希格斯，他们预言了另一个新粒子，这个新粒子会衰变为标准离子模型中的WZ粒子。当然，我们中国的组也会寻找希格斯。如果找到了希格斯，我们还可以验证我们的一些关于希格斯耦合性质的一些理论。

人物周刊：LHC内部是什么样子呢，据说还可以骑自行车？
陈国明：没错，它相当于一个大隧道，不光是骑自行车，可以跑专用小车的。里面有很多管道，那些管道里有粒子束。

人物周刊：开机之后就一直要有液氮填冲进去？
陈国明：是这样，必须保持超导磁铁的４K（约-269.15℃）以下的温度，很费钱，电费不得了的。

人物周刊：据说LHC中粒子对撞的能量会毁灭世界，这件事，您怎么看呢？
陈国明：这个是无稽之谈。

人物周刊：您觉得那是在搅混水吗？
陈国明：有些人确实不怀好意地想要中止LHC。总有些人会反对，从前建造LEP对撞机时也有人在反对。那些反对者其实不懂粒子物理，知道粒子物理的人是不会反对的。

人物周刊：90年代，美国有过一个SSC计划曾因为政府不准备再投钱而被停掉了，LHC虽然官司不断，而且花的钱更多，居然还一直坚持到了运行。您怎么看？
陈国明：这个跟美国政府的态度有关，SSC是上一届政府支持，而且投了大量的钱，但换届后的新政府不支持，就被停掉了。

人物周刊：欧盟支持的LHC为什么就做得成，是因为它的支持有连续性吗？
陈国明：也许欧洲人比美国人更文明一点。美国人一般比较任性，像小孩，欧洲人理性一点吧。（笑）

人物周刊：LHC的科学家这次好像也很重视宣传，让公众了解这个项目的重要性，他们还做过一个说唱MV，您看过吗？
陈国明：那个（说唱MV），我没看过。我是搞粒子物理实验研究的，我觉得一个安静、寂寞的环境，更有利于我们从事科学研究。但另一方面，我们的实验都是要花很多钱的，需要公众的支持，没有公众支持，政府不会投钱，所以很需要让公众了解这项工作的重要性。这两个方面，其实是个矛盾。

人物周刊：您觉得LHC是为什么而建的呢，就为了找希格斯玻色子吗？
陈国明：不能说只为了找希格斯玻色子。LHC的主要目的包括三个：探索质量起源，寻找希格斯粒子；寻找超对称粒子，揭开暗物质之谜；寻找迷你黑洞等新的物理现象。

人物周刊：那您怎么看这次寻找希格斯粒子的事情呢？
陈国明：作为物理学家，我们现在理解这个世界的基础是假设“标准模型”是正确的，希格斯玻色子就是那个体系下的一个假设。但从前的实验都是在1个TeV能量以下的实验，像这次超过1个TeV的对撞，对标准模型是一个考验，可能就会有一些标准模型所不能解释的新现象出现，从而推进我们人类对自然界的认识。对物质深层次的结构，物质的起源方面有更新的认识。
这次实验中，如果希格斯粒子找到了，它将是一个成果，我们的标准模型是正确的。
如果找不到，那将是一个新的成果，说明标准模型理论有问题，是物理学新发展的一个契机。
所以，无论结果如何，LHC中的这次实验，将开启物理学新的时代。

人物周刊：如果没找到希格斯粒子，会不会有人说，能量还是不够强。
陈国明：我看是不应该了，按照标准模型，现在的能量，应该能够看到希格斯粒子了。如果还找不到，很可能就不存在那种粒子了。当然，即使看到了希格斯粒子，也不是说标准模型就一定对，还要对那个粒子的特性进行多种检测才能下定论。

人物周刊：看上去，粒子物理的研究好像只是为了科学家的好奇心，跟我们的生活没什么关系，您觉得呢？
陈国明：基础性的研究，开始的时候看上去是这样的，好像跟生活没什么关系。但这种好奇心带来的新发现，对人类文明的贡献往往是不可估量的，比如，你现在用的电子设备都是来自于当年很基础的物理学发现。另外，研究过程中的会用到很多新技术，对我们的生活也有很的影响，现在大家都用的万维网，最开始就是CERN里的科学家进行交流的工具，这次处理LHC数据大规模采用了网格计算方法，估计也会对计算机科学的发展有一定的促进。另外，我们粒子物理研究带来的同步辐射技术，也会对医学的发展有很大贡献。

标签：采访

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