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[新闻] 欧洲大型粒子对撞机每年仅需10亿美元维护，寿命周期长达15年

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199505 发表于 2019-12-13 16:00:53 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
中国是否应该制造与欧洲核子中心（CERN）正规划建造升级的粒子对撞机（LHC项目）相同亮度和频率的大型科研工程，说到底，还应该观测一下欧洲这台设备的基本情况和运行状况，为此我今天根据要点简单的解剖一下LHC的情况。

正在中国举国之力迎接奥运会之时，2008年9月10日上午9时36分左右（北京时间15时36分），被称为世界规模最庞大的科学工程的欧洲大型粒子对撞机（Large Hadron Collider，简称LHC），在位于瑞士-法国边界的对撞机控制室正式启动。随着第一束质子束被注入，安装在地下100米深的27公里长环形隧道内的世界上最大的粒子对撞机开始运行。
欧洲大型粒子对撞机每年仅需10亿美元维护，寿命周期长达15年 第1张图片

这是一个国际合作的项目，最初构想从1980年出现，1994年开始设计建造，因数次超过预算磕磕绊绊的持续建设至2008年完成。它由欧洲20个国家联手发起，21个欧盟国家和以色列是CERN的主要出资人，总投资达超过100亿美元。光是建设LHC相关的仪器设备一期投入就花费了数十亿美元，每年的维护费用超过10亿美元。据估计，大型强子对撞机的寿命周期仅为15年，

来自80多个国家和地区的约7000名科学家和工程师参与了建设，其中作为观察国的中国有60余名科学家（其中近40人为台湾科学家）参与强子对撞机实验。参与了4个大试验的设备建造，中国科学院高能物理研究所、北京大学、清华大学、中国原子能科学研究院、中国科技大学、南京大学、山东大学、华中师范大学和华中科技大学等科研院所和高校的科研人员参加了部分实验。中国科学家可以平等地享用对撞试验产生的100%的数据。

欧洲大型粒子对撞机建于瑞士和法国边境地区地下100米深处的环形隧道中，隧道全长26.659公里。隧道本身直径三米，位于同一平面上，并贯穿瑞士与法国边境，主要的部份大半位于法国，走完全程要花４个多小时。你可以将百慕大、摩纳哥和４个梵蒂冈塞进它所占的区域内。隧道内将维持在-271℃的极低温。这一温度将会出现超导现象，使得粒子在管道中几乎不受任何阻力，以至接近光速。
欧洲大型粒子对撞机每年仅需10亿美元维护，寿命周期长达15年 第2张图片

在一项长达10小时的实验中，粒子束的运行距离可能超过100亿公里(60亿英里)，足以在地球与海王星之间做个往返。在达到最大强度时，每一个粒子束拥有的能量相当于一辆以每小时1600公里(1000英里)行进的汽车。大型强子对撞机将消耗120兆瓦电量，相当于日内瓦所有家庭的用电量。

LHC可以将两束质子分别加速到7TeV（7万亿电子伏特）的极高能量状态，并使之对撞。其能量状态可与宇宙大爆炸后不久的状态相比。科学家希望，能够在对撞机前所未有的对撞能量帮助下，制造“迷你版”宇宙大爆炸之后的瞬间状况，探秘“希格斯玻色子”(Higgs boson)，“暗物质”，“暗能量”等其他未解之谜，探索超对称、额外维等超出标准模型的新物理领域。
欧洲大型粒子对撞机每年仅需10亿美元维护，寿命周期长达15年 第3张图片

有些科学家为了使用大型强子对撞机等待了20年，比如当时还在世的霍金。英国《泰晤士报》网站当年9月9日发表文章，题目是“霍金用50英镑就世界、宇宙和上帝粒子打赌”，文章写道：当世界上最大的原子粉碎机开始进行粒子撞击的时候，有一种可能性是，它会产生一个微型黑洞。如果这种微型黑洞出现，地球不会如某些杞人忧天者所说的那样被摧毁———但它会为斯蒂芬·霍金教授赢得诺贝尔奖。

这也是霍金的原话，他说，虽然几率很低，但如果这台对撞机制造出一个黑洞，从而证实了自己的理论，毫无疑问他会获得诺贝尔奖。
欧洲大型粒子对撞机每年仅需10亿美元维护，寿命周期长达15年 第4张图片

这也是很多科学家的担心，他们认为越来越高的频率和亮度的对撞机迟早会造成微型黑洞，并对地球本身造成严重的影响，本身人类的现代物理学就只是一个推测出来的理论而已，科学家们现在甚至对某些现象的原理都无法解释清楚，甚至可以说有相当一部分人都不知道自己到底在干什么。在这种情况下冒然进行实验，用一种“舍不得孩子套不着狼”的精神着实有些作死的意思。

更要命的是，虽然CERN和LHC发现了“上帝粒子”希格斯玻色子，也难以将其转化成可利用的技术造福于人类，而其他的发现则微乎其微，这很大程度上是因为目前的投入以及强度不够，为了有更重要的发现，这迫使它不得不在2019年年初提出了一项野心勃勃的计划，未来将建造一台新的加速器，长度将会是现在世界上功能最强大的大型强子对撞机的4倍，也就是27公里的4倍。功率是大型强子对撞机的10倍，是一个巨大的管状回路结构。最多可能耗资210亿欧元，折合成人民币大概是1617亿元。只要最后建成，未来环形对撞机将会成为有史以来功能最强大的粒子对撞机。欧洲核子研究中心希望，新加速器的建设能发现新粒子，开拓物理学的新领域，而欧洲规划的升级版加速器这与王怡芳院士团队要在中国建设的粒子对撞机的规划相当。

这不由得让我想起在上个月王怡芳院士在接受采访时候说的话：中国是时候建设下一代大型粒子对撞机了，“我们跟欧洲是有竞争的，我们建了它们就建不了，它们建了我们就建不了。他们的规划方案跟我们一样，在世界范围内建设两台同样的大型对撞机显然没意义。”
欧洲大型粒子对撞机每年仅需10亿美元维护，寿命周期长达15年 第5张图片

谁能够建、谁先建成，谁就将成为这个领域的领跑者。中国大型粒子对撞机首期投入仅需要360亿即可。目前，世界上百亿级专用装置有几十个，中国一个都没有，这是不合适的。这将是中国引领世界基础物理研究和成为粒子物理世界中心的最好机会。

在未来科学大奖的颁奖典礼上，他特别将自己获得的50万美元奖金全部捐出设立基金用于大型粒子对撞机建设，并掷地有声的说出了：我们应该对人类有较大贡献，应该在文学、艺术和纯粹科学方面对人类有较大贡献，要有媲美我们的祖先、能载入人类史册的贡献。

这凌云的气势，万众的豪情当时让我虎躯一震，不由感动的痛哭失声，好几个晚上都心潮澎湃，甚至想起了霍金，深深为我们国家拥有这样一位应该会主导中国大型粒子对撞机建设，看起来好像不求名不求利（也不知道是不是真的），着眼于全球领先的基础科学以及中国人对全世界贡献的伟大科学家感到由衷的敬佩和自豪。


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标签：2008年9月10日2008年9月欧洲核子中心10亿美元9月10日
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沙发
zt131420 发表于 2019-12-13 16:01:31 | 只看该作者
 
欧洲的粒子对撞机项目由欧洲20个国家联手发起，21个欧盟国家和以色列是CERN的主要出资人，总投资达超过100亿美元。光是建设LHC相关的仪器设备一期投入就花费了数十亿美元，每年的维护费用超过10亿美元。据估计，大型强子对撞机的寿命周期是15年，这也就意味着，人类竟然拥有15年这么漫长的时间可以探索粒子世界的奥秘，这钱花的实在是太值得了，而且即使寿命到期，也可以像中国房屋70年产权一样花钱进行升级和改造，这也符合摩尔定律的基本规律（随着时间的流逝必须要不断升级物理实验设备）。欧盟支持的欧洲核子中心无疑为全人类做出了贡献，值得我们中国学习！#我要上头条#
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板凳
巨蟹简简单单英 发表于 2019-12-13 16:01:47 | 只看该作者
 
我写的这篇文章已经快两千条留言了，认真看过后我觉得很多朋友并没有抓到重点，或者说关于粒子对撞机决策的难点在哪里，我简单总结一下：1、大型粒子对撞机是人类实现技术爆炸的重要途径，看过《三体》的朋友一定会对智子锁死地球科技的情节记忆犹新，锁死的办法就是干扰地球粒子对撞机的结果，需要注意的是，在现实中，粒子对撞机对于人类未来的意义同样关键，最简单的例子，原子弹仅仅是原子级别核裂变，已经成为人类有史以来最强大的武器之一，民用后也是重要的能量来源，而核聚变（氢弹）比核裂变的效率和基数又高出了数倍，这就更不用说反物质等神秘粒子所带来的更强大能源或者军事用途的武器了。而在基础科学层面，粒子对撞机是走向大一统理论的钥匙，虽然希格斯玻色子暂时还无法完全转化为生产力，可是相对论一开始又转化成什么生产力了，但岂非开启了人类的宇宙航程并带着我们进入了原子能时代？这就是基础科学的神奇催化作用。2、在中美贸易战之前，这么大投资的粒子对撞机我们根本不需要考虑，那是因为这种规模的科研基建设施一定是全球共享100%数据的，事实上，我们也的确参与了四个实验设备的建设，但是就如同杨振宁院士说的那样，参与的60名中国科学家中只有20余人来自于大陆，这体现了我们在基础科学领域人才的欠缺，但这要从两方面看，一方面的确是人才少，建设粒子对撞机对我们不利，但正是因为人才少，所以建了粒子对撞机可以大大提升培养这方面人才的效率，这又是个辩证的关系了。3、1400亿也罢，欧洲计划的预算换算过来1700亿也罢，对照2018年我国当年在科研实验设备近两万亿的投入面前，的确不算多，而且还不是一次性投入，但是由于我国的科研人员和实验基数比较大，它又的确会挤压其他基础科学的试验费用。但更重要的是，大型粒子对撞机开弓没有回头箭，不但建设费用高，维护成本也很高，欧洲每年的维护成本高达十亿美元，但是取得的成果并没有预想中的那么大，这就是基础研究的不可预测性，你很难用绩效的方式去规划它的投入产出比，但一旦产出那就是质变的开始。4、杨振宁、丁肇中、王怡芳，都是粒子物理学方面具有世界影响的人物，我国重大的科研决策一向是以主要科学家的意见为主的，这种神仙打架对于决策带来了极大的难度，科学史证明，大咖的说法固然很有可能是错的，但是激进者提出的想法也未必是对的，大家如果有兴趣，可以参考爱因斯坦与哥本哈根学派多年的论战以及那个时期的物理学发展。
我们如果撇除对于人物的偏见或者对其动机的怀疑，上面那些才是国家决策的难点所在。
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地板
野瓮幼诼 发表于 2019-12-13 16:02:44 | 只看该作者
 
来自80多个国家和地区的约7000名科学家和工程师参与了建设，其中作为观察国的中国有60余名科学家（其中近40人为台湾科学家）参与强子对撞机实验。 7000人参与，中国够格的就20人 那建起来给谁用 你家建个足球场，发现你家只有守门员
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5#
悲伤战歌 发表于 2019-12-13 16:03:43 | 只看该作者
 
昨天看到一新闻，世界前十的材料学家有六个中国人，可惜基本都在国外，底下一群人评论说这些人不爱国，可这人在国内就能有这么高的成就嘛，还不是国外愿意大量投入科研设施，才能吸引那么多国际人才。又想要研究成果又不想投入，哪有那么好的事儿
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6#
wing134 发表于 2019-12-13 16:04:05 | 只看该作者
 
原来这个项目还有这么深都背景啊！如果我们建，其他国家会跟随吗？现在是要210亿美金，我们可以承担三分之一，其他二十个国家原意分摊140亿美金吗？
我看悬。倘若他们愿意，这个项目还有点谱!
寿命十五年也就剩下三年寿命了。我们建的寿命估计也差不多。可以建在西北地区，哪里有充足的太阳能，风能发电站，这个项目需要的巨量电力可以解决。只是项目建在地下一百米深处，项目寿命到了，这个地洞不好利用。一百多公里长的地下空间，修地下铁轨，西北地区也没有哪个城市需要。西安是古都，不好乱挖。其他地方人少
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7#
蚂蚁金服威力贷 发表于 2019-12-13 16:04:43 | 只看该作者
 
科学一旦脱离了实际运用领域就快变成玄学了。。.
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8#
长江岸边的鱼 发表于 2019-12-13 16:05:28 | 只看该作者
 
CERN和LHC发现了“上帝粒子”希格斯玻色子，也难以将其转化成可利用的技术造福于人类，而其他的发现则微乎其微。请问那为什么还要投入，我们不信上帝[呲牙][呲牙]
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9#
孙家老二 发表于 2019-12-13 16:05:53 | 只看该作者
 
绝不能花1600个亿，为一群外国科学家疯狂的构思买单，没有任何验证，全凭想象，中国建了就是冤大头，这都是中国人民奋斗出来的钱，用来发展企业和民生不香吗？非要研究什么高能物理？没有实际用途，支持杨振宁！
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10#
764448459 发表于 2019-12-13 16:06:21 | 只看该作者
 
用对撞机这种过时的技术，去试图验证一个已经基本被世界学术界放弃的科学假说，我从中看到了美国用星球大战计划忽悠前苏联的影子。其实只需要问一个问题就可以真相大白: 如果超级对撞机真的如鼓吹者说的那么好，为什么这个星球上科技最发达的美利坚合众国从来不建设？那个中途被美国叫停的对撞机项目，鼓吹者先解释解释呗。
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