高能物理是干什么的？可以用四個(gè)字概括：探索無窮——一邊一層層撩下物質(zhì)的神秘面紗，揭開“無窮小”的物質(zhì)結(jié)構(gòu)；另一邊一點(diǎn)點(diǎn)將視角往外拓，發(fā)掘“無窮大”的宇宙圖景。
隨著粒子物理的深入，越來越多的新粒子被發(fā)現(xiàn)，關(guān)于“物質(zhì)由什么組成”的“謎底”一次次刷新了我們的認(rèn)知。而更始料未及的是，這個(gè)過程誕生了一個(gè)徹底顛覆人類文明生活的關(guān)鍵技術(shù)——萬維網(wǎng)，并演變成了今天的互聯(lián)網(wǎng)。
在過去探究“無窮小”的路上，中國一直處于缺席狀態(tài)；但自從八九十年代中國建造了自己的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，情況慢慢有了好轉(zhuǎn)，甚至取得了不小的突破。
2012年，我們成功探測(cè)到了新的中微子振蕩模式；2013年，我們成功看到了第一個(gè)四夸克態(tài)粒子；2015年，我們開始了江門中微子實(shí)驗(yàn)，未來，將會(huì)和與美國的DUNE，以及日本繼超級(jí)神岡以后最前沿的中微子探測(cè)器HyperK，構(gòu)成世界三大中微子實(shí)驗(yàn)。
除了鉆研“無窮小”，中國也沒有忘了琢磨“無窮大”，理解宇宙從哪兒來、將往哪兒去。當(dāng)下的研究正在往這幾個(gè)世紀(jì)難題攻關(guān)：
（1）早期宇宙的模樣
（2）宇宙線的起源與加速之謎
（3）反物質(zhì)與暗物質(zhì)
（4）X射線相關(guān)的極端宇宙事件
這些研究都建立在性能良好的實(shí)驗(yàn)室和儀器上，所以AliCPT實(shí)驗(yàn)室、四川稻城的宇宙線觀測(cè)站LHAASO、高能宇宙輻射探測(cè)設(shè)施HERD、大型X射線偏振天文臺(tái)等等正在積極部署當(dāng)中——隨著這些國際領(lǐng)先的實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備正式啟動(dòng)，中國將有望占據(jù)國際高能物理舞臺(tái)上的C位。
很多人參觀完高能物理所以后，心中可能充滿了疑惑：
高能物理究竟是干什么的？
為什么要做這些研究？
目前研究到了哪個(gè)階段？
未來我們還想做什么事情？
接下來我盡力給大家介紹說明——如果大家有什么想法，歡迎大家隨時(shí)提問。
高能物理是干什么的？可以用四個(gè)字概括：探索無窮——無窮小的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，無窮大的宇宙圖景。
為什么要探索這些事？其實(shí)也不需要什么特殊的理由。人類文明發(fā)展到一定階段，自然就會(huì)考慮這些問題。
2000年前，古希臘的哲學(xué)家、科學(xué)家就在思考這些有關(guān)宇宙的問題，思考我們所處的物質(zhì)世界。
幾乎在同一個(gè)時(shí)候，我們中國的思想家也思考了類似的問題。
無論對(duì)錯(cuò)，這些思考都達(dá)到了一個(gè)新高度。一個(gè)文明能有這些偉大的人物，我們都為之驕傲。
可惜到了近代，我們對(duì)物質(zhì)世界、宇宙的理解與思考遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方人�，F(xiàn)在的相關(guān)知識(shí)與理論，不能說100%，但近90%以上都來源于西方的思想家和科學(xué)家。我們自然也希望能在科學(xué)的深度與高度上，也能像文學(xué)、藝術(shù)、音樂、美術(shù)、體育一樣，跟西方切磋比劃。
經(jīng)常有人問：科學(xué)有什么用？其實(shí)科學(xué)就是比腦袋、比思想，看誰更深刻、更前瞻，也不見得一定要有啥用。作為一個(gè)偉大的文明，就應(yīng)該有類似的文明果實(shí)，而不是說非得從科學(xué)中獲得些什么才搞科學(xué)。
搞科學(xué)自然是會(huì)有收獲的，但那不是科學(xué)的出發(fā)點(diǎn)。事實(shí)上，如果是帶著功利的初心去做，研究一定做不好，因?yàn)槟銜?huì)不斷算計(jì)所謂的付出和收獲，看它們是否成比例，而一旦有了這樣的計(jì)算，你就會(huì)陷入猶豫，甚至放棄，尤其是像科學(xué)這種難以直接計(jì)算產(chǎn)出的事。
粒子物理研究的就是物質(zhì)的最小結(jié)構(gòu)，一層一層往下深挖，以至“無窮小”。
在過去數(shù)百年的科學(xué)研究中，構(gòu)成物質(zhì)世界的最基本結(jié)構(gòu)從“原子”發(fā)展到了“原子核”“核子”“夸克”這么多層次，每一個(gè)層次都是一個(gè)新的領(lǐng)域。有些人停留在當(dāng)前的層次，進(jìn)行橫向探索，而另一些人則繼續(xù)往下走，垂直挖掘。高能物理是后者。
那么對(duì)物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)，我們是怎么進(jìn)行研究的？
最早我們靠的是顯微鏡。顯微鏡實(shí)際上就是用光波看，所以光波的波長也是我們看得到的最小尺度，即10⁻⁷米。
再往下，用的是電子顯微鏡。電子的波長比光子小得多，把可觀測(cè)的最小尺度又推進(jìn)了三個(gè)量級(jí)，到達(dá)10-10米。
但正常情況下的電子能量終究是有限的。所以需要依靠加速器把電子提升到更高的能量，即更短的波長。如此一來，可以觀測(cè)到的最小尺寸又提升了5個(gè)量級(jí)，約10-15米。
未來再往下也一樣，由于測(cè)不準(zhǔn)原理，除了提高能量、減小波長以外，別無他法。所以大家剛才參觀的加速器和探測(cè)器，就是我們當(dāng)前研究前沿微觀世界最基本的手段。
2000年前，古希臘人開始思考構(gòu)成物質(zhì)世界的最小單元，并給它起了一個(gè)名字，叫原子。
到了十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初，我們發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)更精細(xì)的結(jié)構(gòu)，也就是中學(xué)時(shí)特別熟悉的行星模型——原子核里有質(zhì)子和中子，而電子在外面繞著它轉(zhuǎn)。
直到上世紀(jì)五六十年代，我們?cè)诩铀倨鲗?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)數(shù)百個(gè)新粒子。這些新粒子在當(dāng)時(shí)漂亮的體系下完全沒必要存在，一時(shí)也不知道往哪擱。
到了1964年，加州理工學(xué)院的蓋爾曼大膽猜測(cè)：這幾百種新粒子不全是基本粒子，其中必然存在某一種更深層次的結(jié)構(gòu)，再由它們構(gòu)成了這幾百種全新的粒子，就像質(zhì)子、中子、電子構(gòu)成了周期表上各種元素，以及各種元素構(gòu)成了我們生活中各種材料一樣。
由此，蓋爾曼提出了一個(gè)極其簡單的模型，粒子只有三種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，他稱之為夸克——上夸克（u）、下夸克（d）、奇異夸克（s）。這些夸克可以以兩個(gè)夸克（一正一反）構(gòu)成一個(gè)介子，也可以以三個(gè)夸克構(gòu)成一個(gè)重子。
在這兩種模式下，這些夸克的不同排列組合給出了當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的幾百種粒子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成，并且成功預(yù)言了幾種當(dāng)時(shí)還沒發(fā)現(xiàn)，但后來被證實(shí)的新粒子。
無疑，夸克模型取得了巨大的成功。蓋爾曼在1964年提出夸克模型，1969年就得了諾貝爾獎(jiǎng)。
但夸克模型同時(shí)也帶來了很多疑問，比如：為什么粒子不能由四個(gè)、五個(gè)甚至更多夸克組成？另外，為什么夸克沒有第4種、第5種、第6種？
果然，很快我們發(fā)現(xiàn)了第4種夸克。
1974年，丁肇中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)全新的粒子，也就是J粒子。由于J粒子不能被三種夸克所解釋，第四種夸克，即粲夸克（c）也浮出了水面。丁肇中也因此獲得了1976年的諾貝爾獎(jiǎng)。
再后來，第五種、第六種夸克，即底夸克、頂夸克也相應(yīng)被發(fā)現(xiàn)。不過由于前面已經(jīng)有了4種夸克，更多的夸克也顯得不再意外，就再?zèng)]有獲得諾貝爾獎(jiǎng)。
除了夸克之外，基本粒子另外還有一大類，叫輕子。我們發(fā)現(xiàn)的第一種基本粒子（即1897年發(fā)現(xiàn)的電子）就是一種輕子。
后來在1936年，我們發(fā)現(xiàn)了另一種和電子極其相似，除了質(zhì)量以外其他性質(zhì)都一樣的輕子，取名為μ子。1975年，我們接著又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)類似但比電子、μ子都更重的輕子，叫τ子。
事實(shí)上夸克的情況也類似——上、下夸克是最輕的第一代，而粲、奇異夸克，以及頂、底夸克，分別對(duì)應(yīng)著一個(gè)性質(zhì)雷同，但越來越重的第二、第三代。
另外1930年泡利從β衰變“能量不守恒”的現(xiàn)象中，提出了一種近乎隱形的新基本粒子。這種粒子悄悄拐走了電子的能量，并在1956年的時(shí)候被觀測(cè)到，它就是中微子。跟電子對(duì)應(yīng)的中微子叫電子中微子，而跟μ子、τ子對(duì)應(yīng)的分別叫μ中微子、τ中微子。
當(dāng)然，很多人會(huì)問，既然有了第一、第二、第三代，會(huì)不會(huì)也有第四代？美國斯坦福直線加速器和歐洲核子中心27公里長的大型正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)發(fā)現(xiàn)，中微子只有三代，也就意味著輕子、夸克也只有三代，沒有第四代。所有的基本粒子似乎全在這兒了，至于為什么，目前為止我們還沒有搞清楚。
在這個(gè)模型下，物質(zhì)世界簡潔、對(duì)稱得極其美妙。各種物質(zhì)都可以由這些基本粒子搭建起來。
這些粒子之間彼此產(chǎn)生聯(lián)系，都是通過相互作用力——或者傳遞這些相互作用的粒子（場）實(shí)現(xiàn)的。我們現(xiàn)在已經(jīng)知道：傳遞電磁相互作用的是光子，傳遞強(qiáng)相互作用的是膠子，傳遞弱相互作用的是W和Z玻色子。
除此之外，在2012年，標(biāo)準(zhǔn)模型的一個(gè)靈魂粒子，就是希格斯粒子，終于被發(fā)現(xiàn)。
一直以來，基本粒子重量不一背后的機(jī)制成謎，而希格斯粒子關(guān)系到所有粒子質(zhì)量的起源，終于在全世界上萬名科學(xué)家、工程師30多年的努力下被破解。這是粒子物理一個(gè)重大的歷史性時(shí)刻。
而在這個(gè)過程中，這樣一個(gè)看似不著邊際的研究產(chǎn)生了一個(gè)徹底顛覆人類文明生活的關(guān)鍵技術(shù)——萬維網(wǎng)，即基于互聯(lián)網(wǎng)的文件、數(shù)據(jù)交互傳輸方案和技術(shù)。我們現(xiàn)在所用的網(wǎng)站、瀏覽器及其底層技術(shù)等就是歐洲核子中心的科學(xué)家發(fā)明的。
所以說，如果非要計(jì)算科研的用處或性價(jià)比的話，光是這一項(xiàng)成果以及它帶動(dòng)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，就已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過此前人類在粒子物理及整個(gè)基礎(chǔ)科學(xué)研究的全部投入。
到目前為止，粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型獲得了差不多三十個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)，是人類文明發(fā)展的最高點(diǎn)之一，或者說是目前已知的最漂亮的科學(xué)理論之一。
但遺憾的是，這么多的重大發(fā)現(xiàn)、這么多的諾貝爾獎(jiǎng)，卻跟中國一點(diǎn)關(guān)系都沒有。所以八十年代初，鄧小平拍板建造了北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)。
目的有兩個(gè)，一個(gè)是追趕國際高能物理發(fā)展的步伐，讓中國在世界的科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域占領(lǐng)一席之地；另一個(gè)是借助基礎(chǔ)科研跟國際科學(xué)界的聯(lián)系，帶動(dòng)我們的國際合作和開放，打破禁運(yùn)和技術(shù)封鎖。當(dāng)時(shí)建造北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)所需要的各種設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)都可以不受禁運(yùn)限制。
1984年10月7日，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目破土動(dòng)工，1988年完成第一次對(duì)撞。經(jīng)費(fèi)投入是2.4億人民幣——后來又進(jìn)行了一次改造，花了6.4億人民幣。
很多人認(rèn)為高能物理很燒錢，但如果把時(shí)間尺度、用戶人數(shù)都考量進(jìn)去，回過頭看，至今長達(dá)約40年左右，每年都有數(shù)百上千人的研究使用這個(gè)設(shè)備，八九億的科研設(shè)備絕對(duì)稱得上是價(jià)廉物美。
而且在這個(gè)過程中，我們的很多技術(shù)水平也一下子提了起來，填補(bǔ)了二三十年的差距。除了技術(shù)的發(fā)展，我們?cè)诳茖W(xué)發(fā)現(xiàn)上也有一些重大突破。
關(guān)于夸克模型，我們剛才提出了一個(gè)疑問：為什么只有兩個(gè)或三個(gè)夸克組合而成的粒子？
那么事實(shí)上在2013年，我們成功看到了第一個(gè)由四個(gè)夸克（兩個(gè)c、一個(gè)u、一個(gè)d）組成的粒子，國際上主要的科學(xué)媒體都做了報(bào)道，甚至在《物理》雜志2013年國際物理學(xué)十一項(xiàng)重要成果中位列榜首，在世界科學(xué)發(fā)展史上留下了我們的足跡。
關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)模型，除了夸克、電子及其較重的兄弟之外，剛才還提到了一個(gè)基本粒子：中微子。
中微子的存在一直相當(dāng)奇特。除了它難以探測(cè)、幽靈般的存在以外，性質(zhì)也很怪異，它只存在左旋，沒有右旋——換言之，它造成了弱相互作用下的宇稱不守恒。
另外，中微子的質(zhì)量一直是個(gè)謎。
在粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型中，根據(jù)螺旋性測(cè)量，中微子的質(zhì)量被假設(shè)為0。但在宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型中，宇宙今天形成的大尺度結(jié)構(gòu)以及不均勻的密度，要求中微子質(zhì)量不為0。那么中微子質(zhì)量到底是不是0？
1950年代，意大利物理學(xué)家龐特科沃指出：中微子可以發(fā)生振蕩，即從一種中微子變到另外一種中微子；當(dāng)中微子發(fā)生振蕩，振蕩的幾率跟中微子的質(zhì)量有關(guān)——質(zhì)量如果等于0，中微子不會(huì)振蕩。
反之，如果發(fā)現(xiàn)了振蕩，首先從定性上，這意味著中微子是有質(zhì)量的；另外定量上，如果能把振蕩的數(shù)據(jù)測(cè)出來，我們就可以得出中微子的相對(duì)質(zhì)量或者質(zhì)量差。
經(jīng)過40年的折騰，日本的超級(jí)神岡探測(cè)器在1998年觀測(cè)到了大氣中微子振蕩，加拿大的薩德伯里觀測(cè)站也在2002年觀測(cè)到太陽中微子振蕩，并給出了中微子的質(zhì)量差。
從這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們看到：至少有其中兩種中微子的質(zhì)量不為0——當(dāng)然，最輕的中微子仍然存在質(zhì)量為0的可能，但是幾率很小。
不過這么一來，既然我們看到了兩種中微子的振蕩：θ₁₂，θ₂₃，很自然，我們也好奇中微子θ₁₃的振蕩情況是怎樣的。
當(dāng)時(shí)大部分的中微子振蕩模型都認(rèn)為 θ₁₃為0，因?yàn)檎袷幑胶途仃噷懴聛硖貏e干脆漂亮，不為0的話，就難看得多。很多理論物理學(xué)家還是傾向于相信宇宙符合優(yōu)美的數(shù)學(xué)形式。但顯然，理論歸理論、美學(xué)歸美學(xué)，科學(xué)需要實(shí)證。
于是我們開始了大亞灣實(shí)驗(yàn)。2003年，我們提出在距離反應(yīng)堆1.5公里左右、中微子振蕩最大的地方建一個(gè)探測(cè)器，探測(cè)它的振幅θ₁₃。探測(cè)器是由8個(gè)各100噸的圓柱體組成，其中真正的靶質(zhì)量是20噸。
2012年3月8日，我們成功探測(cè)到了新的中微子振蕩模式——從反應(yīng)堆出來的電子中微子在飛行了1.5公里之后，9%變成了其他的中微子。另外，我們也分析了中微子振蕩隨距離的變化。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)在國際上產(chǎn)生了很大的影響，也被美國《科學(xué)》雜志（Science）列為2012年度十大科學(xué)突破。
隨后在2015年，我們開始了一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)，也就是江門中微子實(shí)驗(yàn)。
我們?cè)谥形⒆诱袷幜硗庖粋�(gè)極大值位置，即中微子源的52公里外，放置一個(gè)更大的探測(cè)器，2萬噸，是大亞灣實(shí)驗(yàn)的200倍。因?yàn)榫嚯x越遠(yuǎn)，中微子的通量就越小，探測(cè)器要越大。選址在廣東江門，是因?yàn)槟抢镉幸蛔剑梢栽诘叵陆ㄟ@個(gè)探測(cè)器，同時(shí)跟陽江、臺(tái)山兩個(gè)核電站等距，相當(dāng)于將中微子通量提高了一倍。
通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們想做到什么？
第一，了解中微子的質(zhì)量順序。前面提到的中微子實(shí)驗(yàn)，最后測(cè)出的是中微子質(zhì)量差的絕對(duì)值，所以實(shí)際上我們并不知道孰重孰輕——接下來如果測(cè)出了正負(fù)符號(hào)，我們就能給它們的質(zhì)量排序。
第二，把中微子振蕩參數(shù)的精確度提高一個(gè)量級(jí)。此外我們還可以研究更多中微子現(xiàn)象，比如超新星中微子、地球中微子、太陽中微子等等，特別是超新星中微子，到目前為止，我們只看到了20個(gè)來自超新星爆發(fā)的中微子，其中日本的小柴昌俊也因?yàn)榭吹搅诉@20個(gè)當(dāng)中的12個(gè)，創(chuàng)立了中微子天文學(xué)而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。
除此之外，還有其他東西可以做。比如2030年以后，我們還可以對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改造，轉(zhuǎn)到測(cè)量中微子的絕對(duì)質(zhì)量，前面測(cè)量的都是相對(duì)質(zhì)量，但我們終究是希望能知道它到底是多少。
這個(gè)江門中微子探測(cè)器，將會(huì)和與美國的DUNE，以及日本繼超級(jí)神岡以后最前沿的中微子探測(cè)器HyperK，構(gòu)成世界三大中微子實(shí)驗(yàn)。這兩個(gè)設(shè)備約2027～2029年建設(shè)完成，而我們是2023年建成，所以我們將有一個(gè)4年左右的時(shí)間優(yōu)勢(shì)。
當(dāng)然，當(dāng)中的技術(shù)是非常困難的。
首先是地下的土建工程，50米寬、70米高的地下洞室，是中國乃至世界上已知的跨度最大的民用地下洞室。
其次，它需要的液體閃爍探測(cè)器比世界上現(xiàn)有最大的探測(cè)器還要大20倍，而透明度也是世界最好，衰減長度可達(dá)25m (相比大亞灣實(shí)驗(yàn)是15米)。其中，涉及一個(gè)世界上最大的有機(jī)玻璃球，能裝下2萬噸的液體閃爍體。我們可以想象，如果一個(gè)集裝箱是20噸，這體積得走1000趟才能灌滿。
另外，探測(cè)器捕捉光子的性能要提高5倍，而這就涉及剛才我們參觀時(shí)看到的光電倍增管的靈敏度。
傳統(tǒng)的光電倍增管先將一個(gè)光子轉(zhuǎn)換為一個(gè)電子（效率～20%），再用打拿極（Dynode）收集（效率～60%）。以超級(jí)神岡為例子的話，整體效率在25%*60%=15%。而我們研發(fā)的國產(chǎn)光電倍增管，試圖把將一個(gè)光子轉(zhuǎn)換為一個(gè)電子的效率提升到30%，再通過微通道板（Microchannel plate）收集（效率~100%），整體效率可提升到30%*100%=30%
最終我們做成了。成功發(fā)明并繞過已有的各種專利，掌握了全部最佳的工藝，實(shí)現(xiàn)了完全自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。而且做成以后，這不光是能給江門中微子設(shè)施提供光電倍增管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，企業(yè)也設(shè)立了研究院推進(jìn)其它的應(yīng)用方向，如高速光電器件。
除了無窮小，在高能所我們的另一個(gè)研究方向是無窮大，理解宇宙從哪兒來、將往哪兒去。
從無窮小到無窮大，看起來是南轅北轍，但實(shí)際上是殊途同歸。因?yàn)橐敫闱宄〕叨鹊膬?nèi)部結(jié)構(gòu)需要高能量把粒子打碎，而在宇宙尺度上，由于宇宙是從一場大爆炸誕生，它的研究也同樣涉及了高溫和高能量。
無窮大的研究以及中國的研究現(xiàn)狀主要聚焦在以下幾個(gè)方面：
宇宙微波背景輻射是早期宇宙殘留下來的遺跡，跟其他的天文觀測(cè)一起確立了宇宙大爆炸和暗能量的存在。
在這過程中，微波背景輻射的研究產(chǎn)生過兩個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)；如果能精確測(cè)量宇宙微波背景輻射，我們還可以探測(cè)是否存在原初引力波，也就能夠知道宇宙早期是否有暴漲這個(gè)過程及其產(chǎn)生的原初引力波是什么樣子。
藍(lán)色為觀測(cè)微波背景輻射的理想地點(diǎn)
從這張圖上，大家可以看到，整個(gè)南極和北半球上的格林蘭、西藏阿里都是宇宙微波背景輻射的理想地點(diǎn)。對(duì)于我們來講，西藏阿里是開展微波背景輻射最好的場所。
所以我們正建設(shè)著一個(gè)AliCPT實(shí)驗(yàn)， 2022年應(yīng)該可以完成一期工程，開始投入觀測(cè)。這將是中國微波背景輻射觀測(cè)的開始，過去我們從來沒有類似的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)作為北半球近乎唯一的觀測(cè)窗口，我們也將在國際上占據(jù)一個(gè)重要的地位，出來一些重大發(fā)現(xiàn)。
宇宙線雖然在1912年首次被發(fā)現(xiàn)，但它究竟從哪來、怎么樣被加速到這么高的能量，很多問題至今為止還是未知。
1950年代，我們?cè)谝?guī)劃基礎(chǔ)科研的時(shí)候，就開始了在云南高山站的宇宙線研究。到了90年代，又在西藏羊八井開展了中日合作的ASγ實(shí)驗(yàn)，以及中意合作的ARGO實(shí)驗(yàn)。
最近，我們四川稻城的宇宙線觀測(cè)站LHAASO也建成了，現(xiàn)在是國際上最好的宇宙線和伽馬天文觀測(cè)設(shè)施。探測(cè)器剛運(yùn)行了一年，已經(jīng)觀測(cè)到一些非常重要的結(jié)果。
丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，叫AMS，在空間當(dāng)中放一個(gè)磁譜儀，可以測(cè)量與區(qū)分不同的粒子，如正電子、負(fù)電子、質(zhì)子、反質(zhì)子等。
接下來在2025～2027年，我們還會(huì)在中國空間站上建設(shè)高能宇宙輻射探測(cè)設(shè)施HERD，用在宇宙線成分的精確測(cè)量和暗物質(zhì)搜尋。剛才參觀的時(shí)候我給大家看了個(gè)小模型，由于我們?cè)谑澜缟先碌娜S成像技術(shù)，以及五面靈敏量能器的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，HERD在有效接受度等方面提高了一個(gè)量級(jí)，人家是零點(diǎn)幾，而我們是2～3。
接受度之所以重要，是因?yàn)榈湍芰繀^(qū)間沒有發(fā)現(xiàn)的話，我們需要到更高的能量區(qū)間去找，但能量越高，粒子數(shù)越少，那么接收度就得提高。簡單粗暴的做法是把接收器做大一點(diǎn)，但成本也會(huì)相應(yīng)提高。在有限成本、相同重量與大小的情況下，我們已經(jīng)做到了接收得比別人多得多。
所以我們相信HERD上天以后，會(huì)有國際領(lǐng)先的科研成果。
慧眼衛(wèi)星2017年6月15日發(fā)射成功，在轟動(dòng)全球的雙中子星并合產(chǎn)生引力波及電磁對(duì)應(yīng)體事件、快速射電暴(FRB)等方面取得了一系列重要的成果。
預(yù)計(jì)在2027年左右，我們將發(fā)射一個(gè)新的大型X射線偏振天文臺(tái)，可以研究黑洞、中子星等極端宇宙環(huán)境，也可以研究宇宙線。這些都是國際領(lǐng)先的設(shè)備，一半來自國際的貢獻(xiàn)，對(duì)提高我們?cè)趪H舞臺(tái)合作的深度、水平和影響力有非常重要的推動(dòng)作用。
中國的粒子物理和粒子天體物理研究的現(xiàn)狀及規(guī)劃
本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)：高山書院 作者：王貽芳
航經(jīng)過_03.jpg "中科攬勝")
