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1、 目目 录录 0 一个内涵丰富的缩略语CEPC. 1 ICEPC 概貌 . 1 1.1 参照物LHC. 1 1.2 超级巨无霸CEPC. 4 II. 中国为何要建 CEPC？ . 5 2.1 粒子物理的重要地位. 5 2.2 粒子物理与加速器. 6 2.3 标准模型与希格斯粒子. 7 2.4 难逢的机遇. 8 2.5 国际反响巨大. 10 2.6 实现“四个率先”的强力支撑 . 12 III. 中国能否建成 CEPC？. 13 3.1 政治家与科学家的决策. 13 3.2 国际其他未来高能量对撞机方案. 16 1. 国际直线对撞机 ILC . 16 2. 紧凑型直线对撞机 CLIC . 17
2、3. 大型正负电子对撞机 LEP3 . 18 4. 极高能大型正负电子对撞机 TLEP . 19 5. 未来环形对撞机 FCC . 19 6. 超大型强子对撞机 VLHC . 19 7. 缪子对撞机 MC . 19 3.3 巨大的挑战. 20 3.4 中国建 CEPC 的优势. 21 1. 赶上了中国发展的好时机. 21 2. BEPC 奠定了坚实的基础. 22 3.5 投资从哪里来？. 24 3.6 CEPC 的计划进度. 25 IV. CEPC 建成后会发生什么？ . 26 4.1 世界的聚焦点. 26 4.2 科学技术的跨越发展. 28 4.3 创新人才的高地. 29 4.4 国际一流的
3、科研机构. 30 V. 结语 . 31 参考文献. 32 1 承载梦想、引领未来的承载梦想、引领未来的 CEPC 0 一个一个内涵丰富内涵丰富的的缩略语缩略语CEPC 近来， 有个英文缩略语 CEPC 频频出现在各类媒体上并引起人们的广泛关注， 中国物理界称它能够“承载梦想、引领未来” ，世界一流的物理学家称它为“中 国的伟大加速器” ， “会和万里长城一样引人瞩目，会比万里长城的作用更大，会 在科学和技术的各个领域实现突破和发现。 ” CEPC 究竟代表什么呢？CEPC 是“环形正负电子及质子对撞机”的英文缩 略语，是由中国高能物理学界 2012 年 9 月提出的，在中国建造大型粒子对撞机
4、的建议方案，其中包括了未来可根据科技发展选择采用的方案： 环形正负电子对 撞机 （Circular Electron Positron Collider） 、 环形电子质子对撞机 （Circular Electron Proton Collider） 、环形正负电子或质子质子对撞机（Circular Electron-positron or Proton-proton Collider） 。短短一个缩略语竟具有如此丰富的内涵，充分显示了中 国科学家的睿智。 建国 65 年来， 随着经济的发展和对科学技术的需求， 国家对重大科技基础 设施建设的投资越来越大，在建及运行的重大设施已有几十个，科学界
5、建议国 家未来投资建造一个大型粒子对撞机应该不足为奇，为何 CEPC 的建议会引起 如此大的波澜？其原因就是 CEPC 不是一般意义上的重大设施，它是一个规模 巨大、技术顶尖、造价高昂、建设周期长，但对国家科技发展具有重要意义的 超级巨无霸。 CEPC 的规模到底有多大？中国为何考虑建 CEPC？为何国际反响这么强烈？ 中国有没有实力建 CEPC？CEPC 将面临什么样的挑战与竞争？CEPC 建成后会 发生什么？众多的问题亟待解惑。盛名之下的 CEPC 能否起到承载梦想、 引 领未来的作用呢？科学家与政治家都在对此进行深层次的思考。 ICEPC 概貌概貌 CEPC 的设计规模数倍于目前世界上最
6、大、能量最高的粒子对撞机建于 欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机 LHC（Large Hadron Collider） 。 1.1 参照物参照物LHC 作为比对参照物的 LHC 位于日内瓦附近瑞士、法国边境地区的侏罗山地下 100 米深的环形隧道中。由于 LHC 造价高昂，为节约成本，科学家们没有开凿 新的隧道来容纳 LHC， 而是拆掉原来隧道中的正负电子加速器 LEP 来安置 LHC。 LHC 将两束反方向质子分别加速到 7 TeV（71012 eV，eV 为电子伏特）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。粒2 子物理学家利用质子碰撞后的产物探索物
7、理现象，例如，寻找标准模型预言的希 格斯粒子，探索超对称、额外维等超出标准模型的新物理。LHC 的实验目的史 无前例，在这个过程中，它也创造了诸多的世界之最1。 世界上最大的机器世界上最大的机器：LHC 不仅是世界最大的粒子加速器，同时也是世界最 大的机器2。 环形隧道周长 26.659 公里 （半径约 4.3 公里） ， 主隧道孔径 3.76 米， 如果步行走完隧道全程大约要花 4 个多小时。LHC 内部共有 9300 个磁铁，其 中包括 1232 个长 15 米的二极磁铁（用于弯转粒子束）和 392 个长 5-7 米的四 极磁铁（用于聚焦粒子束） 。由于粒子非常小，让它们相撞，如同让从相距
8、 10 公里的两地发射出来的两根针相撞。LHC 利用另一种类型磁铁在粒子碰撞之前， “挤压”粒子，让它们彼此靠得更近，以增加它们成功相撞的机会。LHC 每年 的耗电量约 80 万兆瓦小时（MWh） ，年度电费开支约 3 千万美元。 世界上最快的跑道世界上最快的跑道：LHC 功率达到最大时，数万亿个质子将在加速器环内 以每秒 1.1245 万次的频率急速穿行，它们的速度约是光速的 99.99 %。每秒总 共能发生大约 6 亿次撞击。 太阳系最空的空间太阳系最空的空间： 为避免加速器中的粒子束与空气分子相撞， 这些粒子束 需要在像行星间的空间一样空荡的超真空环境中穿行。LHC 的内压是 10-1210-14 个大
