中國首支P波段大功率連續(xù)波速調(diào)管完成測試，為后期技術(shù)奠定堅實基礎(chǔ)

3月12日，從中國科學院高能物理研究所（中科院高能所）獲悉，該所備受關(guān)注的環(huán)形正負電子對撞機（CEPC）項目研發(fā)出650兆赫茲（MHz）速調(diào)管樣管，近日已完成脈沖功率800千瓦（kW）和連續(xù)波功率400千瓦測試。

這是中國自主研制的首支P波段（300-1000兆赫茲）大功率連續(xù)波速調(diào)管，也是推進環(huán)形正負電子對撞機關(guān)鍵技術(shù)突破不可或缺的一步，并為下一步發(fā)展國際領(lǐng)先水平的高效率速調(diào)管奠定了堅實基礎(chǔ)。

中科院高能所介紹說，此次速調(diào)管的研制采用產(chǎn)學研聯(lián)合模式，由中科院高能所、中科院空天信息創(chuàng)新研究院、昆山國力大功率器件工業(yè)技術(shù)研究院有限公司合作完成。

在2020年春節(jié)后疫情關(guān)鍵時期，項目組人員在做好個人防護的同時，加班加點開展測試工作。2月底和3月上旬，樣管的輸出功率分別達到連續(xù)波400千瓦和脈沖800千瓦，微波轉(zhuǎn)換效率達到62%的國際先進水平，1分貝（dB）帶寬大于1.0兆赫茲，增益大于43分貝。

據(jù)了解，中國自1964年成功研制出第一支大功率速調(diào)管以來，國產(chǎn)速調(diào)管取得長足發(fā)展，但國內(nèi)大科學裝置中使用的P波段大功率速調(diào)管目前依然依賴進口。隨著大型環(huán)形正負電子對撞機方案的提出，高效率連續(xù)波速調(diào)管已成為國際前沿熱點。中科院高能所此次650兆赫茲速調(diào)管樣管的研制成功，為未來高效率速調(diào)管的研制積累了寶貴經(jīng)驗，打下了堅實基礎(chǔ)，對于推進環(huán)形正負電子對撞機關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)突破具有重要意義。

環(huán)形正負電子對撞機是中國高能物理學家提出建設(shè)的下一代大型對撞機方案，旨在通過超高能對撞實驗研究希格斯粒子之謎，推動科學家探索認知物質(zhì)世界根本性質(zhì)，尋找超出“標準模型”的新物理和未來發(fā)展的突破口，圍繞該方案所引發(fā)的質(zhì)疑與熱議也一直在持續(xù)。

從1897年湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子，到1932年查德威克發(fā)現(xiàn)了中子，人類對于物質(zhì)的認知不斷刷新，質(zhì)子、中子和電子構(gòu)成的統(tǒng)一的世界圖像，構(gòu)成了現(xiàn)代的基本粒子概念。而且，在人類不斷發(fā)現(xiàn)新的基本粒子的同時，也不斷出現(xiàn)新的探測手段。不過，其科研投入經(jīng)費的數(shù)目也是令人咋舌。

或許，有人覺得這樣的發(fā)現(xiàn)并沒有什么實質(zhì)意義。然而，在1939年，哈恩和斯特拉斯曼發(fā)現(xiàn)了核裂變現(xiàn)象，其帶來的意義不言而喻?？梢哉f，科學家在實驗取得的研究成果，每一項都震撼人心。

正是該方面研究意義重大，中國在這方面，也不甘落后，很早就成立了高能物理研究所。

“高能物理，顧名思義就是通過很高能量的粒子來研究物質(zhì)的深層次的結(jié)構(gòu)，它相對應(yīng)的就是說明的你研究的層次更深一點，對應(yīng)的自然他會有一個‘低能’，所謂低能的話就是層次不那么深，從歷史上它其實是個相對的概念。100年前的‘高能’實際上是現(xiàn)在的‘低能’，我們現(xiàn)在所說的‘高能’也許再過一百年也成為‘低能’，所以說認識的層次越來越深入，研究的對象越來越小，能量要求的越來越高。所以從某種程度上，高能物理代表著我們對物質(zhì)深層次結(jié)構(gòu)認識的最前沿?！?/p>

而如今，中國科學院院士王貽芳，便是該所所長，是我國高能物理實驗研究的主要學術(shù)帶頭人，而且他憑借“大亞灣中微子實驗”對我國粒子物理的貢獻，榮獲國家自然科學獎一等獎?？梢哉f，他在中國粒子物理的成長與發(fā)展上做出了重要貢獻。

曾在1990年，27歲的王貽芳就嶄露頭角，出任“新粒子尋找組”組長，而且在所有L3實驗物理分析小組組長中，只有他是一名學生。2012年，王貽芳團隊實驗測得新的中微子振蕩模式，該實驗曾入選2012年年末美國《科學》評選的“2012年十大科學進展”。2019年，他還獲得第四屆未來科學大獎“物質(zhì)科學獎”，其優(yōu)秀不言而喻，科研水平也絕不簡單。

不過，在科研路上總會出現(xiàn)分歧，尤其是在比較前沿的科研。

近年來，王貽芳院士不遺余力地推進大型對撞機的建設(shè)項目，引發(fā)了世界科學界的高度關(guān)注，他希望借此推動中國高能物理的發(fā)展。不過，這也招致了一些科學家的反對。其中，包括了諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧院士，他就曾明確指出，大型對撞機早已走上末路，“我對建造CEPC的看法沒有改變”。

眾所周知，楊振寧院士是世界著名物理學家，面對中國在高能物理方面的人才缺乏，加之該項目算是一筆巨額的開支以及未來科研的諸多不確定性，他對于大型對撞機的建設(shè)項目存在遲疑并提出反對，必然有其依據(jù)。

至此，兩位物理界的巨擘對于大型對撞機的建設(shè)項目有著完全相反的看法。尤其是美國在1993年下馬了都已經(jīng)開工的超級超導對撞機SSC項目，更是讓網(wǎng)友們也爭論不休。

中國在高能物理方面是否需要硬件先行？

或許，這并沒有一個確定的答案。不過，任何科研的發(fā)展都離不開經(jīng)濟的支撐，更何況中國還是發(fā)展中國家，也許大型對撞機的建設(shè)項目非常重要，但是在該方面頂尖人才匱乏，未必能夠達到預期所想，而且中國科研硬件上提升的例子不少，比如：武漢擁有的最先進P4實驗室。

到底是否需要建設(shè)大型對撞機的建設(shè)項目？

其實作為外行，從學術(shù)方面很難說得清楚，甚至很難理解。不過，有一點可以肯定，那就是在發(fā)展研究高能物理方面應(yīng)該是不存在問題的，問題是我們還缺乏這方面高尖端的人才，總不能有了硬件，卻要依賴國外人才。

更何況，當前，我們國家科研需要突破的領(lǐng)域，不僅僅是高能物理，綜合國力的提升，也不僅僅是某一個方面。面對有限的科研經(jīng)費，需要理性的投入，畢竟蛋糕就這么大，如果某一方面多切了一些，自然會引起其他方面科研投入的弱化。在這樣的情況下，或許這也是很對科學家反對的原因之一。

中國極化電子離子對撞機（EicC）白皮書于日前在《核技術(shù)》，全面地闡述了中國極化電子離子對撞機的重要物理目標、加速器和探測器的概念設(shè)計等內(nèi)容。EicC建成后，將是世界上第一臺運行于?？淇四軈^(qū)、電子束流和離子束流均極化的電子離子對撞機。主要物理目標包括?？淇艘痪S和三維結(jié)構(gòu)的精確測量，原子核結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、奇特強子態(tài)和質(zhì)子質(zhì)量起源等重大基礎(chǔ)科學問題的研究。

基于我國2050年大科學裝置發(fā)展路線圖的規(guī)劃，近代物理所主導提出，在強流重離子加速器裝置（HIAF）的基礎(chǔ)上建造EicC。HIAF已于2018年底在廣東省惠州市開工建設(shè)。自2012年首次提出以來，近物所組織國內(nèi)外專家反復論證并進行大量預研，在核物理和強子物理領(lǐng)域形成共識。

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