美拟建新对撞机探究质子“内心”奥秘

科学日报(记者刘霞)美国能源部官员宣布，核物理学家的下一个梦想有望在纽约实现。根据美国杂志《科学》网站9日的报道，能源部将在布鲁克海文国家实验室建造一种新型的电子离子对撞机(EIC)，允许高能电子束冲进质子，探索质子内心深处的奥秘。据报道，EIC的建设成本在16亿至26亿美元之间，计划于2030年投入使用。

“这将是美国几十年来建造的第一台新的对撞机，预计美国将在未来几十年保持其在核物理领域的领先地位，”能源部副部长保罗·达巴尔在新闻发布会上说。

自20世纪70年代初以来，物理学家就知道每个质子是由三个质量较低的夸克通过胶子结合而成的。尽管质子比尘埃更常见，但它们仍包含许多未解之谜。因此，能源部决定建造一台新的对撞机来揭示质子的奥秘。弗吉尼亚州能源部托马斯·杰斐逊国家加速器实验室也希望“自己花钱”。最新的选址决定将为这场两院制的战争定下基调。

此前，杰斐逊实验室通过向富含质子和中子的原子核发射电子束来研究质子。2017年，该实验室花费了3.38亿美元，将其“连续电子束加速器设施”的能量增加了一倍。基于此，EIC可以通过添加新的质子加速器来完成。

布鲁克海文国家实验室采取了不同的方法。他们的“相对论重离子对撞机”(RHIC)与金和铜等原子核碰撞，产生了一对超热的夸克胶子等离子体。

人们认为宇宙是大爆炸后十分之一秒左右的夸克胶子等离子体。RHIC是一个3.8公里长的环，由两个同心且相对的环加速器组成。实验室计划使用其中一个环来加速质子，并添加一个电子加速器来建造EIC。

达巴尔说，为了决定谁将花费EIC，能源部官员成立了一个独立的EIC选址委员会，权衡许多因素，包括建设成本等。质子加速器通常比电子加速器更大更贵，布鲁克海文实验室最终赢得了选举。当然，杰弗逊实验室的科学家也将参与新对撞机的设计、建造和运行。

达巴尔表示，该项目在开工前仍需通过几项测试，包括详细设计方案的批准、成本估算和施工进度规划，这可能需要几年时间。为了给新的对撞机让路，从1999年开始运行的RHIC将在2024年“死亡”。