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美国能源部宣布终止为中微子实验提供经费

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-04-15  浏览次数:1040
核心提示:英国《自然》杂志报道,美国能源部官员上周宣布,如果长基线中微子实验(以下简称LBNE)按照原计划进行,他们很难为这项实验计划

英国《自然》杂志报道,美国能源部官员上周宣布,如果长基线中微子实验(以下简称LBNE)按照原计划进行,他们很难为这项实验计划提供经费。随着这一消息浮出水面,LBNE实验的未来命运陷入险境。本周,LBNE项目负责人将在伊利诺斯州巴特维亚的费米实验室举行会议,商讨如何挽救这项实验。

LBNE是一项具有开拓性的实验,用于研究中微子这种已知最轻的粒子。这项实验的支持者认为,虽然大型强子对撞机(以下简称LHC)让日内瓦的高能物理学研究机构——欧洲核子研究组织(CERN)成为粒子物理学研究领域无可争辩的中心,这项实验仍能让美国在粒子物理学领域拥有重要一席之地。LBNE实验关注的问题与LHC不同,通过研究中微子的行为寻找与粒子物理学标准模型中具有统治地位的对称性理论相矛盾的现象。

LBNE实验发言人、纽约布鲁克海文国家实验室的米林德·迪万表示:“如果他们不愿意实施这项计划,他们可以告诉我们,但他们并没有这么做。他们要求我们提出一个方案,将这项计划分解,使其在经费上更具有可管理性。”

按照原定计划,LBNE实验将利用3万多公吨液态氩——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——探测从1300公里外的费米实验室发出的中微子束或者反中微子束。这项实验将测量3种不同类型的中微子和反中微子的振荡速度,测试假设中存在的物质与反物质之间的不对称性。发现不对称性能够解释宇宙中的物质数量为何远远超过反物质。

LBNE实验的费用在12亿到15亿美元之间,原定启动时间窗口在2022年至2024年之间,每年的预算在2亿美元左右。美国总统奥巴马的2013年预算案将能源部每年的高能物理学研究预算削减600万美元,减至7.57亿美元,LBNE实验的费用在能源部的预算中占很大比重。费米实验室负责人皮埃尔·奥多纳表示,鉴于用于高能物理学研究的经费未来10年不可能增加,能源部可能无钱可用,启功这样一项大规模研究计划。他指出:“管理层关注的是先进的制造和能源技术,高能物理学和核物理学研究面临压力。”

3月19日,能源部科学办公室负责人比尔·布林克曼致信奥多纳,要求费米实验室分阶段制造LBNE实验所需设施。他在信中写道:“我希望费米实验室能够提出一个具有经济可承受性的分阶段建造计划,并且每阶段都能得出重要的科学发现。”

迪万表示能源部并未透露每阶段的经费,LBNE实验的未来取决于这些数字。目前,费米实验室已经提出几个方案。第一种方案是:首先在废弃的霍姆斯特克矿建造液态氩探测器,利用它研究宇宙射线,而后再让费米实验室的中微子束“上线”。另一种可选方案是:首先让费米实验室的中微子束“上线”,用于研究中微子和电子的交互作用,而后建造探测器。LBNE项目负责人、费米实验室的吉姆·斯特莱特表示,第三种可能性是,放弃在地下建造LBNE实验设施的想法,转而建造一个地面探测器。虽然地面探测器面临较大的宇宙射线干扰,致使研究很少建立理论的质子衰变过程等“奇异”物理学现象的梦想破灭,但LBNE实验的首要目标仍可以实现。

LBNE实验是一座被提议的地下实验室的一部分,大量实验将在这个实验室进行,在没有宇宙射线干扰情况下研究一系列罕见过程。这座设施与意大利拉奎拉的格朗萨索国家实验室或者日本飞弹市的超级神冈探测器类似。2010年,LBNE实验项目第一次陷入危险之中,当时美国国家科学基金会的监管部门国家科学委员会举行投票,决定是否在霍姆斯特克矿建造实验设施。

毫无疑问,取消LBNE实验将引发美国物理学家的担忧情绪,让他们陷入极大懊恼之中。1月,40多名着名理论物理学家致信布林克曼,呼吁能源部为这项实验提供经费。《自然》杂志希望对布林克曼进行采访,但未得到回应。这封请愿信共有3名诺贝尔奖得主签名,其中就包括德克萨斯州大学奥斯汀分校的理论家史蒂文·温伯格。温伯格指出“中微子拥有质量”这一发现只在实验中得出,标准粒子物理学模型并未预测这种现象。虽然LBNE实验费用很高,但也就相当于一次中等规模的太空探索项目,同时也远远不及LHC。他说:“美国应该承担起研制LHC以外的高能物理学研究设施的重任,这是我们在这一研究领域保留一席之地的最好机会。”

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