科学界进军粒子物理学

正如在时尚界那样，在粒子物理学领域，欧洲也可能将引领潮流。

正如在时尚界那样，在粒子物理学领域，欧洲也可能将引领潮流。前不久，欧洲粒子物理学家公布一个深入研究物质的构建模块的新策略。

新公布的路线图不仅影响欧洲，尤其对美国和日本振动颇大，因为该策略播下了打造昂贵大型研究项目的全球战略的种子。“他们着眼于世界蓝图。”美国能源部费米国家加速器实验室主任Pier Oddone说。

5月30日提出的新策略主要基于2006年制定的战略方案。该策略提出，欧洲的首个优先项目是充分开发世界最大的粒子加速器——欧洲核子研究委员会（CERN）的大型强子对撞器（LHC）。去年，CERN团队称发现了长期以来寻找的希格斯玻色子，该粒子对于物理学家解释其他基本粒子如何获得质量十分重要。研究人员计划将LHC运行至2030年，以期找到其他新粒子。

“这些年，欧洲一直比较重视与伙伴国家的合作。以中欧合作为例，我们与欧洲伙伴的合作十分顺利。可以看出欧洲人对世界进行了理性地判断。”中国科学院国家天文台研究员张承民在接受《科学新闻》采访时表示。

提出共享

该计划将开辟新的天地，这是欧洲首次声明愿意参与其他大陆的大型研究项目。“一旦他们有一个清晰的计划”，欧洲愿意参与进来，CERN总干事、新战略制定委员会成员Roll-Dieter Heuer表示。

这一声明可能过多暗示了目前作为物理学家梦想核心的3大项目的共享。第一个项目是LHC。研究人员计划将LHC持续到2030年，以便发现其他新粒子。第二个项目是近十几年来，科学家一直希望建造一台30公里长的国际直线对撞机（ILC）。通过制造相对“干净”的正负电子碰撞，ILC有能力深入研究LHC在其杂乱的质子与质子间的对撞中发现的任何一种新粒子。

第三个项目是科学家致力于开展一个比现有实验规模更大的研究，以便探测到一种名为中微子的复杂粒子。该实验旨在研究3种类型的中微子如何从一种类型转变成另一种类型——通常称为中微子振荡，这将有助于解释宇宙中的物质数量为何远远超过反物质。

但是，物理学家一直对谁来建造这两个被提议的设备存有异议。美国研究人员希望能够主持建造直线对撞机，但是2007年美国能源部表示无法负担该项目50%的资金份额——约为70亿美元。于是，一些科学家认为CERN可能是建造该设施的合适选址。

但是去年，日本官方表达了对主持建造ILC的兴趣，并建议将2011年日本东北部海啸重建基金中的一部分资金用于ILC项目。中微子实验方面的计划则更加扑朔迷离：日本、欧洲及美国等国都争相竞争。

修改后的欧洲战略或许能够理清这些情况。关于直线对撞机，它提到，日本竞标“主持建造ILC项目的举措是大受欢迎的”，并且欧洲“期待日本方面的提案，以讨论欧洲如何参与其中的事宜”。新战略还提到，中微子物理学方面“欧洲应该探索在美国和日本实施的长基线中微子项目中成为主要参与方的可能性”。而这暗示了这样一个方案：日本建造ILC，而美国则主持中微子实验。

无论如何，欧洲的合作立场将给美国物理学家努力争取计划的长基线中微子实验（LBNE）项目以极大的推动。LBNE实验将利用3.4万吨液态氩——储存在南达科他州里德附近废弃的霍姆斯特克矿地下1480米处——探测来自于1300公里外的伊利诺伊州巴达维亚费米国家加速器实验室发出的中微子束。

但是，同样没有人能够保证日本政府将同意该路线图。

迷雾重重

直到最近，研究人员依然将LBNE项目视为重要的中微子震荡实验。但是，美国能源部却为这项实验蒙上阴影，它表示，很难为这项实验计划提供19亿美元的经费，进而要求以更低的成本开展该实验。布鲁克海文国家实验室的物理学家兼LBNE合作项目共同发言人Milind Diwan表示，物理学家目前计划在霍姆斯特克矿表面建造由1万吨液态氩构成的探测器，这样一来，总花费为8.67亿美元。

但是，要保证实验能顺利进行，探测器必须建造在地下以避免宇宙射线的干扰。目前，费米实验室的官员正在寻求诸如印度等其他国家对该项目的出资，以便支付超支的1亿美元。

来自欧洲的财政资助将帮助LBNE研究人员更充分实现自己的抱负。然而，LBNE的研究人员可能仍发现自己陷在“鸡与蛋”的困境中：只有在美国承诺开展第一流实验的前提下，欧洲才愿意敞开自己的钱包。“主动权掌握在美国手中。”Heuer认为。Diwan也表示，“LBNE要想成为世界顶级的项目，意味着它要建立于在地下建造实验设施的想法上。欧洲希望美国这次作出一些举世瞩目的成绩。如果这是个处在衰退中的、所获投资甚少的实验，欧洲不会选择参与。欧洲希望美国承担起这一领域的研究重任。”

实际上，陷入重重迷雾的不止物理学项目，全球最大的伽马射线捕获设备也在计划全球“相亲”：27国成员必须从9个可行地点中选出两个，建造切伦科夫望远镜阵列（CTA）。CTA的两个天文台的相关能力将是现有设备的10倍，它力图回答两个重要问题：宇宙射线从哪里来，以及难以捉摸的暗物质是什么。

但是该项目也面临着“鸡和蛋哪个先有”的情况，“因为出资机构在选好地址之前，不愿承诺任何数量的资助，而联盟则希望知道各国将贡献多少，以便能作出更好的决定。”墨西哥国立自治大学物理学家WilliamLee说。例如，西班牙提议特纳利夫岛上的一个地点，但未提及有关资金事宜。“经济部支持我们，但是还未承诺提供任何资金。”加那利群岛天体物理学会的Ramon Garcia Lopez说。

国际合作项目面临的困难远不止这些。

困难不断

去年下半年，世界上最大的科学工程之一——国际热核聚变实验堆（ITER）计划——遭遇进一步推迟的威胁。2006年，ITER计划的七个国际成员签署协议以来，其报价已经达到150亿欧元（约合194亿美元），并且竣工时间推迟到2020年底。

而工期拖延和成本攀升的主要原因之一在于广泛的设计审查。另外，购买ITER设备各种部件的复杂体系进一步拖延工期。部分建筑的施工建设承包给了F4E——欧洲的内部机构。但是，ITER组织无法告诉该机构需要建设什么，直到F4E从其他国家机构的诸多系统和子系统那里收集到有用的数据，工程才开始。

对于国际合作项目可能出现的困难，中国科学院院士、中国地质科学院地质研究所研究员任纪舜可谓感触颇深。2002年2月，任纪舜出席世界地质图委员会（CGMW）巴黎理事会议，会议委托他负责国际亚洲地质图的编制。1：500万国际亚洲地质图（IGMA5000）项目正式启动。这项汇集了CGMW 4个分会、欧亚20个国家、130余位科学家参与的重大国际合作项目拉开帷幕。

“实际工作中，最困难的是如何能顺利开展国家和地区间的协调与合作。”IGMA5000第一副主编、中国地质科学院地质研究所研究员牛宝贵在接受《科学新闻》采访时说。

任纪舜曾告诉记者，由于国家众多，资料庞杂，将每一个涉及到的国家的学者组织到一起，很是困难，单是邮件，每年就会收发几百封。而且，由于部分地区政局动荡，合作、联络也就更为曲折艰难。

但是，任纪舜和团队始终坚持平等、互利的原则，实现了科学家的大联合、大合作，完成了这张国际地质科学联合会副主席J.Charvet所说的“亚洲地学研究中具有里程碑意义的图件”。

另外，“合作中，有些时候西方国家把持着先进技术，不愿意透露。因此重要的尖端技术有时还是拿不到。”张承民指出，国际政治形势也可能对国际科技合作产生不良影响。

携手共进

今天，伴随经济全球化的不断深入与发展，科学技术的国际化也进入了一个新的发展阶段。跨国界、区域性、全球范围以及涉及全人类共同利益的科学问题正成为各国政府和科学界关注的热点，双边和多边参与的国际大科学研究计划成为科学界和政府普遍采取的一种科学研究组织方式。

国际科技合作是中国科技工作的重要组成部分。实施国家国际科技合作专项是在开放环境下开展“互利双赢”、对外科技合作，解决人类共同面对的能源、资源、环境、健康等领域重大科技问题的有效途径；是推动双边、多边政府间科技合作，服务中国现代化建设和国家外交政策的重要平台。

“科学技术产生自欧美国家，后来传到中国。东西方科技水平的差异，决定我们需要向西方先进国家学习，积极参加国际合作项目。‘走出去，请进来’才能有助我们科技水平的提高。”张承民提到。

从ITER计划到新一代地基巨型光学一红外天文观测设备——三十米望远镜项目（TMT），中国一直以来都积极参与大型国际合作项目。

这些项目一旦完成，中国将获得不菲的回报。例如，TMT建成后，中国将分享与实物贡献成比例的TMT的观测时间，获得科学回报；通过承担TMT核心技术任务，带动相关高技术发展。张承民表示，参加这样的项目，中国将能够管控运营规则，对相关研究工作十分有利。

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