客观日本

与中国竞赛!日美欧计划建设新一代加速器,产生基本粒子探索宇宙起源

2021年05月20日 电子电气

在日美欧的主导下计划建设的国际直线对撞机(ILC)是新一代加速器,有望在物理理论发面取得突破。它将重现宇宙诞生时的状态,探索物理学的新理论和宇宙太空。日本东北地区的北上山地是该设施的候选建设地点,计划2035年前后投入运转。

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大量生成希格斯玻色子,打开物理理论的新突破口(ILC示意图,Rey.Hori/KEK)

ILC长约20公里,呈直线状,能大量产生基本粒子“希格斯玻色子”( 2013年诺贝尔物理学奖获奖成果),并对其进行详细调查。ILC的两端会分别发射带负电荷的电子和带正电荷的电子。让这两种粒子被加速至接近光速时产生碰撞,从而大量产生希格斯玻色子。

希格斯玻色子是让物质产生质量的基本粒子,2012年通过欧洲核子研究中心(CERN)的巨大圆形加速器“LHC”发现了这种粒子,但一直不清楚其详细性质。东京大学特任教授山下了介绍说:“毫无疑问,未来20~30年基本粒子物理学的主角将是希格斯玻色子。”

目前的物理学基本理论认为希格斯玻色子只有一种。目前还有其他理论主张希格斯玻色子可能有5种,此外还有其他一些理论。如果能了解希格斯玻色子的详细性质,就可以知道哪种理论是正确的,还能了解宇宙诞生的原因。

另外,还有望发现占宇宙四分之一的神秘物质“暗物质”。美国加州大学伯克利分校的村山齐教授表示:“ILC可以接近希格斯玻色子和暗物质的真相,揭示宇宙的起源和未来。”

目前该设施的建设尚未取得进展。虽然全球的物理学家已经合作完成了基本设计等,但因为担心高达8千亿日元的建设费用,日本一直没有正式招商。

另一方面,中国也在推进大量产生希格斯玻色子的新一代加速器计划。究竟哪一方能率先投入运转并引领世界,竞争非常激烈。虽然欧美在推动ILC的建设,但日本如果迟迟不能做出决定,则会被中国领先,届时日本有可能放弃建设。

项目概要

名称

国际直线对撞机(ILC)

内容

在日本北上山地的地下建设长约20公里的直线状加速器,以大量生成希格斯玻色子,调查其详细性质。

运转目标

2035年前后

建设费用

约8000亿日元

参与国家

日本、美国、欧洲等

文:小玉祥司编辑委员、日本经济新闻,2021/05/10
中文:JST客观日本编辑部