你从不了解的科学装置，院士亲自揭秘！

你可能在新闻中见过这些引人注目的神秘大装置

它们造型独特，看上去复杂而庞大，建设在地球的各个角落

但它们有一个共同的名字——大科学装置

本期《对话》栏目请来三位科学家

将为大家介绍它们的来龙去脉

并讲述它们如何为人类的科学探索发光发热

大科学装置有多大？

它的名字看起来平易近人，但又有些让人摸不着头脑，所谓“大科学装置”究竟有多大？

中国科学院院士、北京正负电子对撞机国家实验室主任陈和生介绍说：“（日内瓦大型强子对撞机）周长是27公里，跨过瑞士和法国两个国家的边境。它的旁边的日内瓦国际机场，比起来是小巫见大巫，这就是一个非常典型的大科学装置。”

大科学装置经费有多少？

建设规模如此巨大，它们相应所需的费用又会是多少呢？

陈和生院士继续介绍道：“大科学装置，这个大的含义包括它的尺度非常大，建设的经费非常高。比如说国际上现在正在建造的要超过100亿欧元这样的造价，就是（国际）热核聚变装置（ITER），在法国，是世界各国联合来建造的。刚才提到欧洲核子研究中心的LHC（大型强子对撞机），它的先后这么多年来的造价可能也在七八十亿美元以上。运行费也很高，一般这个运行费基本上是造价的10%。”

大科学装置应用在哪些领域？

如此费工费力的大型装置建设完成后，会用在哪些领域？起到什么作用？

清华大学工程物理系教授、腾讯“科学探索奖”获得者鲁巍解释说：“我们这些大科学装置，其实目前看都是跟物理关系比较密切一些。粒子对撞机，它是发现最基本的物质的深层的组成。有些是属于探索我们的宇宙的，像类似于这种LIGO，引力波这种，它是一些最基本的物理过程。然后另外一类可能更通用型的，它可以提供非常强大的工具，给很多其他领域的研究，不一定是物理，可能物理、化学、材料、生物医学等等，提供一个探幽入微的工具。”

未来我们需要什么样的大科学装置？

从无到有，从小到大，从学习跟踪到自主创新，中国的大科学装置正在多领域发挥着至关重要的作用，那么下一步，科学家们想要建设怎样的大科学装置呢？

清华大学工程物理系教授鲁巍：“我实际上做加速器技术的，如果我能够发展一些新的技术，这些新的技术比如说在加速能力上，就是可以比原有的技术有数量级的提升。比如说1000倍，是不是说原来这种公里量级的加速器就可以缩小到米这个量级。我可以想象未来的下一代可能无法想象的这种规模的东西。”

中科院高能物理所研究员李海波：“我的老本行是粒子物理，探索物质结构。我个人认为，有一天我们有一个新的对撞技术，比如说电子的姊妹，μ氢子，现在国际上很热，他们也在做“μ对撞机”，一旦做成之后它损失能量，在磁场里边损失能量会减少1万倍，这样可以把加速器做的很小，可以达到高能量前沿，可以探索更高能量，是允许把这个能量加速到几百个TeV，甚至几万个TeV，可以进一步让我们探索物质的基本结构和宇宙起源。”

（左李海波、右鲁巍）

陈和生院士也表达了自己的希望：“我想我们现在大科学装置的一个重要的任务，就是怎么能够实现高水平的科技自立自强，这一点也是我们现在大科学装置建设的一个历史的责任。那么对于这个基础粒子物理本身的加速器的未来发展，我同意他们二位的观点，需要有新的技术，新的概念，而不是简单的好像尺度上的扩张。只有新的技术，新的概念才能够打破现有的僵局。”

目前哪个大科学装置最吸引科学家？

如果有机会走进任何一个大科学装置的话，不知道三位科学家会做出什么样的选择？

陈和生院士回答：“最想去的是南极的Ice Cube，冰立方。它在中微子探测的大科学实验当中发挥了非常关键的作用。另外，南极的科学研究也是一个非常神秘的地方。我们国家也曾经探讨过，要在南极最高的地方叫“Dome A”，也就是“冰穹A”，去安装天文望远镜。”

鲁巍教授表示：“我非常感兴趣去人造小太阳。我们知道太阳产生能源是通过聚变，而人类在过去五六十年一直在探索实现可控的核聚变，其中一条途径是通过激光，就是我们俗称的激光聚变。通过激光的办法，在我们实验室里面，像比针尖还小的空间里，产生像太阳的这种核心，那样的极端的物理状态。然后能够促进氢的同位素的这种聚变燃烧。它实际上是我们探索未来人类如何利用聚变能的重要的途径。”

李海波教授则说：“我会选择西欧核子中心，我们最大的目前在运行大型强子对撞机上的一个实验叫“Atlas”，这个实验是目前最大的，体积最大的探测器。是在2012年发现的所谓上帝粒子，希格斯粒子。”

面对广袤无垠的宇宙，目前的科学探索可能只是冰山一角，但人类求知的天性就像引航的星光，向着真理的不懈信念则是掘冰的利刀，如同陈和生院士在节目中所说：“大科学装置它既然是科学，是探索，它就是不确定的。有一些成果它可能永远不会产生经济价值，但是它对我们认识自然界的规律能够深入到一个新的层次。”

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