近日，我國環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)研究工作組對(duì)外發(fā)布了概念設(shè)計(jì)報(bào)告，中國科學(xué)院高能物理研究所相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，環(huán)形電子對(duì)撞機(jī)可以幫助人們進(jìn)一步了解希格斯粒子性質(zhì)、宇宙早期演化、反物質(zhì)丟失、尋找暗物質(zhì)等一系列未解的關(guān)鍵科學(xué)問題，并尋找新的物理規(guī)律。
正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)是一種粒子加速器，粒子加速器這個(gè)東西，其實(shí)在我們每家每戶的房間中都有，比如電視和電腦里面。電視和電腦屏幕中的陰性射線管就是一種粒子加速器，陰性射線管從陰極提取中電子，然后對(duì)電子加速并改變它們的方向，讓電子撞擊到屏幕，最終在顯示器上產(chǎn)生亮點(diǎn)。這樣的原理，適用于各式各樣的粒子加速器，包括人們所說的電子對(duì)撞機(jī)，簡言之，粒子加速器的作用就是讓不同粒子撞在一起。
不同粒子撞在一起會(huì)發(fā)生什么呢？兩個(gè)粒子相撞，不僅運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)改變，還可能會(huì)再轉(zhuǎn)化成其他粒子，人類就是用這個(gè)方式打開了原子，發(fā)現(xiàn)里面存在的各種奧秘。
1898年，被后世稱為原子物理學(xué)之父的英國物理學(xué)家盧瑟福，發(fā)現(xiàn)鈾和鈾的化合物所發(fā)出的射線有兩種不同類型，一種是極易吸收的，另一種有較強(qiáng)的穿透能力，于是盧瑟福用希臘字母給兩種射線命名，前者叫 α射線，后者叫β射線。1910年，盧瑟福用α粒子轟擊原子發(fā)現(xiàn)了原子核，4年后，他又用α粒子轟擊氫原子，結(jié)果把電子給打掉了，于是人類發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。再后來，盧瑟福繼續(xù)拿α粒子轟擊氮原子，把質(zhì)子從原子核里打出來，于是氮原子變成了氧原子……
后世的科學(xué)家在研究粒子時(shí)，大多也是遵循盧瑟福的路數(shù)，就是用粒子不斷轟擊，最終不斷發(fā)現(xiàn)新粒子。不過，想把更深層次的粒子轟擊開，就需要更高的速度、更高的能量，對(duì)撞機(jī)就由此而來，將兩束粒子加速到很高的能量并使之相向碰撞。經(jīng)過一個(gè)世紀(jì)的研究，包括粒子對(duì)撞和空間探索，人類發(fā)現(xiàn)了幾百種微觀粒子，相互作用的類型也不一樣，當(dāng)然，基本粒子只是少數(shù)的十幾種粒子。
粒子構(gòu)成了物質(zhì)世界，研究構(gòu)成物質(zhì)和宇宙世界的粒子，已經(jīng)成為人類物質(zhì)世界最前沿的科學(xué)。從上世紀(jì)60年代人類建造各式電子對(duì)撞機(jī)開始，隨著儀器更新?lián)Q代，對(duì)撞的能量也越來越大，發(fā)現(xiàn)也隨之增加，通過對(duì)撞機(jī)取得的科學(xué)成果，許多已經(jīng)改寫了人類對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。
目前，世界上最知名的對(duì)撞機(jī)，是位于法國、瑞士邊境地區(qū)的歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，這臺(tái)機(jī)器不僅是當(dāng)時(shí)世界上最大的粒子加速器，也是最大的機(jī)器。運(yùn)轉(zhuǎn)歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的是歐洲核子研究組織，擁有世界上最大的粒子物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室還誕生了一個(gè)我們今天都在用的工具：萬維網(wǎng)，就是輸入網(wǎng)址時(shí)，前面的3個(gè)“W”。
2012年，歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)發(fā)現(xiàn)了對(duì)物理學(xué)至關(guān)重要的“上帝粒子”——希格斯粒子，開啟了粒子物理學(xué)研究的新時(shí)代。希格斯粒子被稱為基本粒子理論大廈的基石，對(duì)其的研究會(huì)影響到人類對(duì)微觀粒子和宏觀宇宙的認(rèn)識(shí)。
我國第一座高能加速器是1988年首次對(duì)撞成功的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，被稱為世界八大高能加速器之一，今年是這一加速器成功對(duì)撞40周年。在過去的40年，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)對(duì)我國的高能物理研究作出了很大的貢獻(xiàn)。新的環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)概念設(shè)計(jì)報(bào)告發(fā)布，意味著相關(guān)加速器、探測(cè)器和土木工程基本設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，未來將關(guān)注對(duì)撞機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)和原型機(jī)研發(fā)。（舒年）