离子对撞机,粒子对撞机的原理是什么

大型粒子对撞机应不应当建造？

我不是科学家，在头条的估计也没有物理学家。那么，要回答这个问题，我们瞎发表看法不会给别人任何正确的、有用的信息，不如听听顶级科学家的。高能加速器就是通过电磁场给粒子加速，让两束相向运行的粒子撞在一起。在碰撞过程中会产生新的粒子，分析碰撞结果，可以给基础物理的研究提供证据。但这个设备开销非常大，建造的起步价是1亿美元。

当年中国科学界响应毛主席“中国应当对人类有较大贡献”的号召，才提出建这个东西。当时认为我们已经有了原子弹和氢弹的经验，高能加速器也一样可以成功。但是杨振宁反对。杨振宁为什么反对呢？主要理由是不符合中国国情。他认为：在那么穷的时候，应该把钱花在刀刃上。1亿美元分给计算机、生物学、机械制造，不但能培养更多人才，还可以直接产生经济效益，提升人民生活质量。

这个理由，得是对物理学有全局了解的人才能提出来。中国当时规划的加速器是500亿电子伏特，而当年世界上出产学术成果最多的，用的是3000亿电子伏特的加速器。我们的规划目标，就已经是别人10年前淘汰的了，最终的结果如何可想而知。另外，就算有钱建超大规格的加速器，也不太可能有突破进展。因为之前的科学家利用“杨-米尔斯方程”，把绝大多数预言的粒子都找到了。

预言中有，但还没找到的粒子，那种设备需要的经费连美国都花不起，更别提当时的中国了。知道了这个背景，你就能理解为什么杨振宁从1972年到2019年，都一直反对建设高规格的加速器了吧。虽然那个年代领导指明方向的事很难改变，但杨振宁的反对还是非常有效。最终，这个项目拖到了科研经费稍微充裕些的1984年才开工，经费也削减到2000万美元，省下了80%的钱。

中国要搞粒子对撞机，你支持谁？为什么？

我是支持杨振宁先生的观点，反对王贻芳观点，投巨资来搞大型对撞机的项目，在这我想问一下？美国有32人鼓吹要中国去搞大型对撞机？他们失败了，为何又要拉中国下水？反对的理由如下：世界头号霸主美国投资了40亿美元，搞什么大型对撞机不了了知，浪费了巨大的人力、物力、财力、打了水漂。美国人在这个高科技的基础肯定比我们雄厚一些，盲目去搞项目，搞一片空白的大型对撞机，是劳命伤财的事情。

现阶段中国真的需要建超大型粒子对撞机吗？为什么？

关于建设对撞机的讨论从16年就开始了，一方以杨振宁为代表反对，一方以高能物理研究所所长科学院院士王怡芳为代表的的支持。作为一名长期在一线从事技术研发工作的工程师，讲一下自己的观点:1、在高能物理专业领域，理论体系已经比较透明，剩下的推测，猜想都需要实际工程验证，而对撞机是验证必须的工具，从这个意义上说，建立对撞机很有必要；"投入产出性价比”是任何一个工程都绕不开的话题，看几个典型的例子：1、在没有计算机，普通偏微分积分需要用算盘验算的60年代，我们造出了原子弹氢弹弹道导弹，因为这涉及到国家安全，再贵也要投入做；2、高铁投入达几万亿，早期资金来自中央，地方zf，银行，乃至民间，算投入比可以说是完全亏本买卖。

但是高铁促进了整体经济发展，极大的方便了出行。早年坐绿皮车需要一天一夜，现在只要几个小时。3、芯片项目。这是最近几年的热门话题，目前我国每年芯片进口需要花费价值几千亿美元。算一笔账如果花几千亿美元自产芯片何乐而不为呢？但是如果认为仅仅砸钱就能造芯片可能就想的过于简单了。底层核心技术，产业链，研发生成工具，人才，知识产权，处处是瓶颈。

4、FAST项目。FAST射电望远镜，用于探测宇宙射线信号，讲通俗点，就是用来探测外星人的。项目负责人南仁东在缺乏经费技术的情况下，千方百计降低成本，采用了多项自主技术，最终建成花费在1.5亿美元左右，在上海北京也就一两栋楼的价格。FAST在测试阶段就已经探测到了100多颗脉冲星，可谓立竿见影。因为选在贵州偏远地段，还带动了当地就业交通旅游。

5、工业仿真软件。工业仿真软件的底层核心技术，生态链其实都是比较透明的。在中国发展不起来一个重要原因就是性价比差，投入投出不成比例。一方面工业仿真软件需要长期积累，前期投入大，另一方面使用回报效率低。和互联网行业不同，工业仿真软件更像是传统的制造业而非IT业。再回到对撞机，公开资料显示，建设对撞机前期投入需要200亿美元，但根据以往经验，实际投入可能要翻几番。

基本粒子极其微小，为什么粒子对撞机往往特别巨大？有必要吗？

粒子物理学（高能物理学）是研究粒子的结构以及粒子间相互作用的一个物理学分支，这是非常基础的研究。研究粒子的结构及相互作用往往需要把粒子打开，打开的方法是让高速的粒子撞击物体或让两个高速的粒子迎头相撞。要使粒子获得较大的速度或能量主要要两种方法，一是靠天吃饭，获取来自宇宙中的高能粒子；二是自己动手解决温饱，用粒子加速器对粒子进行加速。

对撞机是目前非常重要的粒子加速器，是将两束粒子加速到非常高的能量后使粒子迎头相撞。对撞机主要分两种，一种是正反粒子对撞机；另一种是直线对撞机。不论是哪种对撞机，目前只有建造得足够大才有希望做出比较有价值的成果。目前世界上最大的对撞机是欧洲核子研究中心的大型强子对撞机LHC，其周长达到了27千米。杨振宁和王贻芳等人争论的要不要建造的超大型对撞机CEPC-SppC，周长达100千米。

这么大的对撞机居然是用来研究非常微小的亚原子粒子的，这个景象好像有点滑稽。为什么会是这样呢？其实环形对撞机是从回旋加速器基础上逐步发展出来的。回旋加速器是由美国物理学家劳伦斯发明，劳伦斯还因此得到了诺贝尔物理学奖。劳伦斯最早发明的回旋加速器很小，可以直接握在手中。对粒子进行加速时有一个规律，加速器的半径越大、磁场越强，加速后粒子获得的动能也就越大。

要更好地进行研究，就需要有更高能量的粒子。粒子物理学家对更高能量的追求几乎是无止境的，于是加速器越造越大，能量也越来越高。粒子在磁场中受到的洛伦兹力不能对粒子进行加速，只有电场才能对粒子加速。如果用直线加速器对粒子进行加速，粒子在轨道上只能加速一次，加速通道越长，粒子就越容易达到更高的能量。这样直线加速器也要建得比较长，目前长度一般要在1千米以上。

如果建环形加速器，粒子就可以在电场中加速后再折返回电场进行又一次的加速。粒子加速到的能量越大，要折返回来就需要拐一个非常大的弯，所以能量越高的加速器，其半径也就越大。尽管对撞机已经建得非常庞大，但加速后粒子的能量仍然无法和宇宙中一些高能粒子的能量去比较，往往会有几个数量级上的差距。不过和靠天吃饭的宇宙射线比起来，加速器不用靠天吃饭，并且加速器能够提供更高的流强。

建造费用超过3000多亿的大型“粒子对撞机”为什么有人认为必须得搞？

关于大型粒子对撞机是不是需要建造，有两种不同的群体观点，一个是以杨振宁为代表的反对目前建造对撞机，还有一方是以王贻芳为代表的主张建造对撞机，而在网上网民也分为两种不同队伍，其中支持杨振宁反对建造的网友似乎多过支持王贻芳院士主张建造的网友。目前对于对撞机建造与否已经暂时落下帷幕，最终一票的优势，支持暂时不建造的获胜，短时间内已经不会有这方面的考虑，至于为什么最终结果不建造呢，原因其实大致有那么几种，第一种就是高能物理已经达到瓶颈，很难再通过对撞机来获得突破，建造出来也是不会有太大的科研方面的延伸。

第二点就是我们自己自身没有足够的能力独立建造，同时也没有足够的人员能够操作这个大型的设备，最终的结果是我们还是需要靠其他国家的技术帮助，以及靠其他国家的科研人员进行科研操作，自己不会成为主动的主角，只能成为帮手进行研究，至于成果就不好说了。第三就是开销太大，因为估计大型对撞机建造所有需要二十八年的时间，总投资大概3000亿人民币左右，先期的投入建造大约在1400亿左右，这些只是建造费用，后续的使用费用跟维护保养修缮等费用都没有算进去，这些都是天文数字，对于目前来说这么多的费用同样是一笔巨大的支出。

第四由于科研费用每一年都有一定的数额，而且需要花钱的科研项目很多，如果目前去建造对撞机，那么就会大大的压缩了其他科研项目的投入，导致其他项目进度受到影响，从而让我们在同级别竞争当中有可能因为投入不足而导致落后于对手，最终使得自己陷入被动的局面。第五就是对撞机的探索对于眼前的科技进步没有多少作用，基本上在几十年以内对撞机的研究成果都不可能在现实中真正使用到，也就是说现在花那么多钱去建造很长时间没有任何现实作用的东西，意义并不大，眼前被卡脖子的方面很多，实用性特别强，需要把钱花在实用意义上面的项目里去。

第六就是对撞机已经有十几年没有发现新的物质了，也就是说遇到了上限，建造大型对撞机，进行一些研究，最终的结果就是一些人能在物理界获得举足轻重的地位而已，而且很有可能变成我们花钱给别人拿好处，变成他人的嫁衣，所以很多人都不建议建造这个东西。第七就是美国在三十年前就已经否决了对撞机建造的计划，投入数十亿美元全部打水漂，认为是无底洞，对美国科技没有帮助，而最近美国跟欧洲的科学家一直鼓励我们建造这个对撞机 ，很有可能就是想拿这个来拖延我们其他科研的发展进步，把我们误导到另外一条错误的路子上面去。

对于提倡支持建造对撞机的也有自己的道理，首先认为这个钱应该花，第一就是现在国家有钱了，觉得这一点钱都是毛毛雨，根本随手就能拿出来，无伤大雅的事情，觉得3000亿根本不算什么钱，打几个大老虎就能足够了，根本不担心这些钱没有地方拿。第二就是一直以来我们一些大型科研方面都落后，以前是想做没有钱，非常的无奈，现在有钱了就应该加大投入，争取在科技前沿上面掌握主动权，这样在未来我们不至于再次落后，而是能够掌握科学的前沿发展方向，把主动权掌握在自己手中。

第三就是建造对撞机，这样可以吸引一些外国顶级的科学家来到中国进行科研，这样有助于我们国内科技水平的提高，同时能吸引人才加入，对我们的发展非常有帮助，可以成为我们吸收世界顶级科研工作者加入的一个很好的桥梁，所以觉得应该要建造这个对撞机。第四就是我们应该主动的对前沿科学进行探索，不能老是跟在别人的后面去做，应该主动一点，这样才能把握主动，不至于一直作为追赶者，而是可以变成引领者，想要超越就需要敢于去做尝试，不要因为别人不建我们就不做，我们应该抓紧在别人没有做的时候先做，以上这些都是双方的理由，没有对与错，只有谁能说服谁。