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电子对撞-李殷
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“新粒子新物理”未来大型对撞机的目标。

(2019-01-21 01:04:16)
     我为新的未来对撞机背书;新粒子新物理需要改写‘标准模型’希格斯粒子发现以后,粒子物理面临着重大转折:一方面标准模型得到完全的验证,展示出异乎寻常的优美和精确;另一方面理论和实验的研究都表明这不是终点,必然存在比标准模型更为基础的物理原理。在粒子物理与宇宙学的结合与交叉上,标准模型可以很好地解释大爆炸后的许多物理过程和现象,但标准模型里没有暗物质粒子,无法解释物质-反物质不对称性、早期宇宙暴涨和暗能量。同 时,在标准模型里,基本粒子轻子和夸克具有无法解释的味对称性;希格斯粒子的质量起源及其自然性问题仍让人无法理解,而真空居然是不稳定性的;基本粒子的质量有一个巨大的差别;中微子质量的来源及中微子的性质还不能在标准模型得到描述,等 等。这些均要求存在一个标准模型之外的新体系。在粒子物理发展过程中高能量粒子(正负电子、质子、反质子等)加速器发挥了极其重要的作用。质量较重的基本粒子,例如粲夸克、底夸克、顶夸克以及传递相互作用力的重玻色子的发现和深度实验研究、理解都是通过大型粒子加速器实验获得的。在历史上,当人类启动新的高能粒子加速器,并由此进入新的、更高的能区时,都会有一些新的重要的新粒子或是新的物理规律发现。这些粒子和规律进而在高亮度、工厂级的对撞机上被充分的实验测量、被用来针对理论假设的实验进行检验。在最近的几十年里,质子-质子对撞机由于强相互作用巨大的反应截面,一系列的新粒子在强子对撞机上被发现。科学家在欧洲、美国和亚洲(中国和日本)建设了工厂级的正负电子对撞机,在对撞中产生大量干净、纯度很好并宜于深度研究的这些新粒子,实验上对它们进行最高精度的测量,形成了强子对撞机发现新物理或是新粒子,正负电子对撞机对它们开展精确测量,推动完善粒子物理理论的历史“套路”。由于其重大的科学意义,全球高能物理学界普遍认为建设正负电子希格斯工厂是粒子物理发展的必由之路,欧洲粒子物理战略规划物理简报书特别强调了这一点。目前,全球有四个相对成熟的、正负电子希格斯工厂的设计。除CEPC以外,还有国际直线对撞机(ILC)和紧凑型直线对撞机(CLIC)两台正负电子直线对撞机,以及未来环形对撞机(FCC)。事实上,CEPC和欧洲核子中心的未来发展计划中的未来环形对撞机(FCC)形成了直接的竞争。相对于直线对撞机,CEPC拥有在亮度,即希格斯粒子测量精度上的优势;而相对于FCC,CEPC则拥有时间和造价上的比较优势。如果 CEPC 能于2020 年开始培育、于 2035 年之前建成,那么 CEPC可比FCC项目计划提前5~10年。否则我们就会失去这个高能物理发展的机遇,未来几十年很难有类似的在科学、技术、时机上都合适的项目。 

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