美擬建新對撞機探究質子“內心”奧秘

美國能源部官員宣佈，核物理學家的下一個夢想有望在紐約實現。據美國《科學》雜誌網站9日報道，能源部將在布魯克海文國家實驗室製造新型電子-離子對撞機（EIC），讓高能電子束衝入質子內部，探究質子“內心”奧秘。據悉，EIC的建造成本介於16億至26億美元之間，擬2030年投入使用。

能源部科學副部長保羅·達巴爾在新聞發佈會上説：“這將是幾十年來美國建造的首臺全新對撞機，它有望使美國在未來幾十年保持核物理學領域的領先地位。”

自20世紀70年代初，物理學家就知道，每個質子由三個品質更小的夸克通過膠子彼此結合形成。儘管質子比灰塵還常見，但仍蘊藏不少未解之謎。因此，能源部決定建造新型對撞機揭示質子奧秘。位於弗吉尼亞州的能源部托馬斯·傑斐遜國家加速器實驗室也希望“花落自家”，最新選址決定讓這場雙雄之爭落槌定音。

此前，傑斐遜實驗室已通過向富含質子和中子的靶核發射電子束來研究質子。2017年，該實驗室耗資3.38億美元，將其“連續電子束加速器設施”的能量提升了一倍。以此為基礎，只要再添加一個新質子加速器就可以完成EIC的建造。

而布魯克海文國家實驗室則另辟蹊徑。他們的“相對論重離子對撞機”（RHIC）讓金和銅等原子核發生對撞，産生一團超熱的夸克膠子對電漿體。

據信，宇宙大爆炸後萬分之一秒左右宇宙就是一團夸克膠子電漿體。RHIC是一個長3.8公里的圓環，由兩個同心反向的環形加速器組成。該實驗室計劃利用其中一個環加速質子並添加一個電子加速器來建造EIC。

達巴爾説，為決定EIC“花落誰家”，能源部官員成立了一個獨立的EIC選址委員會，權衡了諸多因素，包括建造成本等——質子加速器通常比電子加速器更大且更昂貴，布魯克海文實驗室最終中選。當然，傑斐遜實驗室的科學家也將參與新對撞機的設計、建造和運作。

達巴爾表示，動工前，該項目仍須通過幾大考驗，包括詳細設計方案獲批、估算成本及規劃建造進度等，可能需幾年時間。為給新對撞機讓路，自1999年運作至今的RHIC將於2024年“壽終正寢”。