发现“上帝粒子”：中国人的贡献不止1%（2）

中国人贡献了什么

欧洲大型强子对撞机位于法国和瑞士边境的地下，放置于一条长27公里的圆形隧道内。它在2010年3月正式启动后，每秒钟都进行上千万次爆炸：粒子被环形管道加速后，不断碰撞。每个对撞点上都有啤酒桶型的粒子探测器，用以采集数据。

这些数据先到达日内瓦的欧洲原子研究中心中央计算机，再分送给5个地区的一级计算机中心，然后抵达上百个二级计算机中心。中科院高能物理所就拥有一个二级中心。

最终，数据进入全世界80多个国家地区的几十万台计算机中。仅CMS组和ATLAS组科学家就有超过5000位。

处于CMS核心数据处理位置的科学家有50多人，其中包括4名中国人。此外，中国人也参与了ATLAS组。寻找“上帝粒子”整个项目的中国负责人是中科院高能物理研究所所长陈和生院士。

仅在筹备阶段，大型强子对撞机就花费了来自40个国家的60亿欧元。它每运转1小时，就需要超过134万元人民币。这笔经费由参与实验的各国分担。中国在CMS和ATLAS项目上分别投入了1%和0.5%的经费。

中国部分的经费来自三家单位：国家自然科学基金委、科技部、中国科学院。参与建造CMS和ATLAS的单位是中科院高能物理研究所、中国科技大学、山东大学以及南京大学。

“我在2000年前后开始加入这个包括30多个国家科研人员的CMS探测器建造团队，2003年开始正式制造。”陈国明说，“中国参与的主要部分是探测器端盖上的缪子探测器，就好比啤酒桶的盖子。”

CMS探测器端盖是一个很大的系统，里面有三分之一是由陈国明所在的团队建造并安装调试的，另外还有北京大学的科研人员参与了触发系统的制造。

据悉，中国科研人员还承担了CMS探测器的支架研制工作，“这个支架是可以移动的，还有里面的地板、轨道等，另外探测器电磁量能器的晶体由上海一家单位研制，它在寻找希格斯子中起到很大作用，因为光子就是靠这个晶体来测量的”。

看上去遥远的发现，影响将不可估量

中国对“上帝粒子”的付出，回报是可以分享欧洲大型强子对撞机得到的数据。

目前北京的正负电子对撞机，曾被陈和生称为“我们国家第一个大科学装置”。这个装置于1984年动工，由邓小平亲自奠基。1988年正负电子对撞机建成，邓小平在落成典礼上表示，中国要在世界高科技领域占领一席之地。

目前全球有六个顶级高能物理研究中心。亚洲是中科院高能物理研究所和日本高能所，欧洲是意大利和欧洲原子研究中心，美国则是芝加哥附近的菲利实验室以及纽约长岛的凯文实验室。陈和生表示，中科院高能物理研究所在六大机构中处于中游。

自北京正负电子对撞机开始，上海、兰州、东莞等地相继建设此类大型加速器，列入“十二五”规划的此类大型装置总造价超过20亿元人民币。

但是，北京正负电子对撞机的周长是240米，能量约达40亿电子伏特；而欧洲大型强子对撞机周长27公里,能量可达7万亿电子伏特。

陈国明说，中国高能物理研究起步较晚，到上世纪70年代开始真正实施此类项目，当时从原子弹研究队伍中抽调科研人员，“到丁肇中那里去培训学习，回国后成为我国高能物理领域的核心，并起到了领导作用”。

陈国明说，他自1989年就在丁肇中的实验室中学习，“开始完全摸不着头脑，直到2000年，我一直在做数据分析。”他介绍说，目前我国正负电子对撞机的实验数据已经被国际接受，基本达到世界先进水平。但同时，在探测器研制方面还有一些领域尚未掌握。

比如CMS探测器里的部分内容，另外晶体探测器也是中国科技领域的一个短板，还有微电子学也显得落后。

“这次发现中，中国人也做了很多关键的研究，贡献肯定不止1%。”陈国明说，高能物理是世界前沿的基础科学研究，虽然研究成果现时距离普通人的生活还很遥远，但从更长的时间尺度看就大不一样。

“上世纪初发展起来的物理学第一次革命，推翻了牛顿体系，建立了量子力学体系，还有爱因斯坦的相对论，当时对人们的日常生活没带来任何影响。但很快发展起来的半导体技术整个改变了人们的生活。”陈国明举例说，“我们现在的发现看上去也许很遥远，但对未来生活的影响不可估量。”