如果缺乏科學上的領先地位，在新技術上我們只能是追隨者，缺失源頭創新能力。我們必須勇於承擔前沿探索的風險，才能打通並掌控科技創新的全鏈條

　　高能物理，也稱作粒子物理，研究的是物質最深層次的結構，是對分子、原子、原子核研究的自然發展與深化。

　　那麼，對物質的基本結構，我們是怎麼進行研究的？

　　早期是借助顯微鏡，可以看到的最小尺度為光的波長，約為10^-7米﹔為看到更小的結構，人們採用電子顯微鏡，電子的波長可以小3個量級，達到10^-10米﹔繼續減小，就需要依靠加速器把電子提升到更高的能量，即更短的波長。目前可以觀測到的最小尺寸為約10^-15米。

　　通過加速器提高能量、減小波長，利用探測器——復雜的“電子眼”，就可以研究前沿微觀世界。

　　古希臘時期，人們認為構成物質世界的最小單位是原子。到了19世紀，現代科學意義上的原子論得以建立，元素周期表和化學分子成為物質結構的基石。20世紀初，人們理解了物質更精細的結構——原子核裡有質子和中子，而電子在外面繞著它轉。20世紀五六十年代，人們在加速器實驗中發現數百個新粒子。最終，我們理解了質子、中子和新發現的很多粒子都是由夸克這種基本粒子構成，電子和中微子也是基本粒子，且其家族與夸克有很好的對應關系。描述基本粒子之間相互作用與轉化的標准模型取得了巨大的成功，共獲得約30個諾貝爾科學獎。

　　對於粒子物理的研究到盡頭了嗎？未來的發展方向是什麼？

　　我們的回答是，標准模型雖然成功描述了已知基本粒子及其相互作用，但仍無法解釋暗物質、暗能量及物質—反物質不對稱性等重大科學問題，理論本身也存在許多不自洽、不完整之處，特別是實驗上發現了一些與標准模型不符的現象，如中微子有質量。因此，未來粒子物理學的發展需要突破現有框架，探索新的物理規律。

　　面對這一挑戰，中國在高能物理領域迎來了重要機遇。近年來，我國在該領域取得了多項突破。例如，北京正負電子對撞機（BEPC）及北京譜儀（BESⅢ）對XYZ粒子的研究為全球粒子物理研究貢獻了關鍵數據，大亞灣中微子實驗展現了中國在粒子物理前沿的創新能力。

　　展望未來，我們的研究除發展新的理論之外，還要尋找新的實驗証據。比如在太空、地下，在加速器或中微子設施中尋找更多關於暗物質、反物質、中微子等的新物理現象。

　　粒子物理發展到現在，除了中微子振蕩之外，標准模型的建立幾乎都依賴於加速器。將來要解決上述問題，加速器雖非唯一途徑，但無疑是最主要的手段。至於建什麼樣的加速器，存在各種選擇（如直線或環形、電子或質子），各有各的可行性，中國高能物理面臨的關鍵抉擇是應該優先發展哪條路徑呢？

　　2012年，我們發現對於中國最佳的技術路線和方案：先建設環形正負電子對撞機，待其科學使命完成后，在同一隧道內升級質子對撞，“一道兩用”實現隧道資源高效復用。5年后，歐洲核子中心也宣布，建設環形加速器是最佳方案，從另一個角度印証了我們的判斷。事實上，我們不僅在科學上抓住了未來發展的“牛鼻子”，在方案與技術上也實現了創新與領先。過去10多年的研發不僅使設備國產化率達95%以上，也在許多概念和技術上實現了全球引領。

　　歷史上，對撞機技術作為源頭，催生了加速器的廣泛應用。比如同步輻射光源來源於環形對撞機，自由電子激光來源於直線對撞機。而這些關鍵技術，又進而成為眾多學科與產業發展的基石。例如，同步輻射及散裂中子源，是材料結構與性能研究的利器﹔輻照效應，緊緊牽動著高科技企業在芯片、手機終端、鋰電池、先進制造、醫藥等方面的研究。

　　如果缺乏科學上的領先地位，在新技術上我們只能是追隨者，缺失源頭創新能力。即便技術指標偶有超越，但其源頭創新在國外。因此，科學領先是技術主導的前提，否則核心技術必將受制於人。我們必須勇於承擔前沿探索的風險，才能打通並掌控科技創新的全鏈條。

　　粒子物理是人類文明的標志性成就之一，中國正在追求從一席之地走向全面領先。  

　　（作者為中國科學院院士、中國科學院高能物理研究所研究員，本報記者吳月輝採訪整理）

　　《 人民日報 》（ 2025年08月25日 19 版）

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