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钱思进教授:物理学吸引我的地方是有很多未知的东西

时间:2018-01-29 14:40河北网(www.he-bei.cn)
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2012年7月4日,欧洲核子研究中心CMS和ATLAS两个实验项目同时做出重大宣布,经过全球物理学家们长达近半个世纪的探索研究,他们终于找到了一种与“上帝粒子”即希格斯玻色子非常相近的新粒子。这一新发现对于完善粒子物理学的“标准模型”具有里程碑意义,也是人类探索宇宙道路上的重要一步。7月31日,权威杂志《物理快报(B)》同时刊登了这两个实验项目的论文。北京大学教授钱思进是这一研究项目的参与者之一。
  见到钱思进教授,是在瑞士和法国边境的欧洲核子研究中心接待处门口。那天天气很热,远远看到一位儒雅的中国学者骑着自行车向我们驶来,素色的格子短袖和清爽的短裤,自然随意,而那辆自行车,据说已经骑了十几年,刚换过一次车胎。
  “钱教授……,”然而,我们的迟疑很快就得到了确认。
  
  年已六旬的钱思进教授为人随和亲切,说起话来很是健谈,时而还会流露出孩子般的天真。与他面对面,不时会感受到他散发出的人格魅力,进而让你心生崇敬。作为紧张工作的调剂,钱教授尽量每周都会打两次排球,出门则主要靠那辆已经骑了十几年的自行车。
  采访中,钱教授还向我们透露,他是中国国际广播电台环球资讯广播的忠实听众,在北京开车的时候他通常会锁定FM90.5。说起环球资讯的《老外看点》、《环球名人坊》、《档案揭秘》等名牌栏目,他也是如数家珍。而且,有时碰上开车到目的地了,他感兴趣的节目播到关键时刻还没播完,他时常会坐在车里把节目听完。
  近半个世纪寻找希格斯玻色子
  记者:多年来,您在欧洲核子中心亲身参与了寻找“上帝粒子”的实验,那么从物理学角度,究竟该如何理解寻找“上帝粒子”的意义?
  钱思进:物理学本质上就是要探索未知的世界。而未知世界是无穷无尽的,从分子、原子到粒子、夸克,人类对物质世界的认知一直没有穷尽。牛顿力学当初已经被认为很完善的了,发展到尽头了。它在宏观世界中确实是比较完美的,但是在微观和接近光速的情况下就不适应了,就发展出了描述微观世界的量子力学和爱因斯坦的相对论。
   记者:寻找希格斯玻色子的努力,已历时近半个世纪,困难到底在哪里?
  钱思进:希格斯为什么难找?主要有以下几个原因。第一,希格斯玻色子的质量很大,在大型强子对撞机出现之前,原来的对撞机能量不够高,按照爱因斯坦的质能关系,很难撞出希格斯玻色子。第二,按照理论计算,希格斯玻色子特别稀有,要碰撞一万亿次才有可能出现一次希格斯玻色子。而碰撞之后,我们看不见希格斯粒子(因为它的寿命极短),只能看见希格斯粒子衰变出来的碎片,如何从掺杂在大量形似的碎片中、将属于希格斯粒子的几个碎片鉴别出来是一件更困难的事情。这些因素造成40多年也没有找到它。
  2012年7月4日宣布发现的新粒子目前应该说是“疑似”希格斯玻色子。就像看照片,现在只有几百像素,图像就比较粗糙,只知道大概是一个人的轮廓,但是这个人是谁就不清楚了。所以现在还在继续对数据进行收集分析,以便能看得更清楚,就如同像素越高清晰度就会越高,最后不仅能看清究竟是谁,甚至能看到眼睛,再仔细就能看到指纹。
 
  一项科学发现往往需要多方独立完成和相互验证才能被证实。所以,欧洲核子中心决定在大型强子对撞机上建造两个构造不同的大型通用实验探测器,目的就在于避免完全相同的设备可能会出现相同错误,而是通过不同的试验方式相互独立地验证所得结果,确保科学发现的准确性。
  国际合作推动科技进步
  记者:这些年国际政治中常提到“全球化”这个词。欧洲核子研究中心就是一个国际合作组织,这里就像是科学界的小“联合国”,汇集了来自80多个国家的大约上万名物理学家。是否可以认为,欧洲核子研究中心体现的是一种科技的全球化?
钱思进:如果不是靠国际合作,这个项目是建立不起来的。很多年前,美国曾经设计了一个比大型强子对撞机还大3倍的对撞机,当时的国际合作做得不太成功,结果开工建造了五、六年之后,由于资金等问题,美国国会否决了继续拨款,已经凿通的好多公里长的隧道只好废弃掉了。在欧洲核子研究中心,不光是欧洲二十个成员国,还包括美国、日本等国家鼎力资助,大家齐心合力才达到了现在的这种研究水平。
  记者:中国科学家在欧洲核子中心项目中的参与情况怎么样?在科技全球化背景下,中国应该如何参与到国际合作当中?
  钱思进:作为非成员国,中国一直与欧洲核子研究中心保持着良好的合作关系。一直以来,每年都有近百名来自中国科学院高能物理所、北京大学、南京大学、山东大学、中国科技大学、清华大学、华中师范大学、华中科技大学、中国原子能科学研究院等机构的研究人员参与欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的4个大型实验项目。
  其中,中科院高能物理所和北京大学从上世纪九十年代中期开始参加CMS实验国际合作组,这个实验组由来自30多个国家170多个单位的3000多名科技人员组成。北京大学具体参与的子项目是CMS探测器中阻尼版探测室的研制、建造、安装和运行,也积极参与了数据和物理分析。参与份额虽然不大,但却很重要,一旦出问题,对撞数据就可能作废。因为所有的物理分析课题都会使用这些数据,不同的分析课题组从中挑选各自需要的部分数据进行分析。
  现在,国际学术交流的手段和方式越来越多,中国也在朝这个方向走。我们非常感谢国家一直以来给予我们的前所未有的支持,使我们能参与和分享像发现疑似希格斯玻色子这样重要的科研成果。我们也非常感谢国家能继续和加强对基础研究的支持,这样就可能把更多的老师学生派出来,更直接地参与到国际合作项目中,了解最前沿的科研进展并参与其中。
  未知和好奇心推动物理研究
  记者:您是如何走上物理学研究之路的,这是否也和您家庭的影响有关?
  钱思进:家庭的环境确实有影响,我家的书籍很多都是物理方面的,所以我从小就对物理感兴趣。大学本科学的不是物理,就一直坚持自学。
  记者:除此之外,物理学本身对您来说也一定很有魅力,这种魅力究竟是什么,能否给我们解释一下?
  钱思进:物理学吸引我的地方在于有很多未知的东西,这是全人类都不知道的东西。正是出于人类的好奇心,我们就想弄清楚这些未知的东西。所以,物理学家是代表人类在进行这样一种探索。比如寻找希格斯粒子的努力,也是出于这样的好奇心,推动着我们去做,并不是说要去得什么奖,没有什么功利的思想。各个实验组有竞争,但大家的目的都是想把过去不知道的东西弄清楚。
  除研究外,我业余时间还有时去向公众和参观者解释我们的研究工作。说白了,大型强子对撞机几十上百亿美元的建造、运行费用,都是各国(包括中国)纳税人的贡献,我们有责任向纳税人解释清楚。通过你们,也希望更多的中国公众能够了解支持我们的工作。

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责任编辑:美景
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