大對撞14：高能所高杰反駁何祚庥
今天，《知識分子》發(fā)表中國科學院高能物理研究所研究員高杰對何祚庥意見的回應。
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撰文 | 高杰（中國科學院高能物理研究所研究員）
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近日，何祚庥院士發(fā)表了《對趙午教授談大型對撞機的XYZ問題的一點補充》一文，其中有許多主觀臆斷和事實錯誤，在此給出回應。
1. 何先生在文章開始說我們缺少了一大筆設計建造施工人員的培訓費用。做過大科學工程的人都知道，我們只要有一批有經驗和能力的帶頭人，再通過項目培養(yǎng)一批人，就可以完成任務。自然我們會有一些交流培訓費用，但與總預算項目相比是很少的，這部分預算也已經打入設備費中。
2. 何先生提到“趙午教授對CEPC型的對撞機的構想和設計，提出一個重大的質疑。這就是一個目標能量為CEPC式的對撞機比SPPC式的對撞機小很多很多倍的設計方案里，卻使用了同樣周長的大圓圈。這在CEPC的設計中，完全是大浪費！”但事實上，CEPC這類的正負電子對撞機與SppC這樣的質子對撞機完全不同，一個追求亮度（對撞事例率），一個追求能量，但這兩個追求都需要周長。CEPC團隊的優(yōu)化設計結果表明：周長越長，亮度越高，亮度與周長的平方根成正比。周長越長，造價越高，但也不完全是線性的，加速器的注入器、超導高頻腔、微波功率源、低溫及探測器等都不隨周長變化。因此最佳性價比的周長應該是單個希格斯粒子的價格最低?？紤]到加速器建造費用、探測器建造費用，以及后期的運行費用（亮度越高意味著總運行年限越短），100km周長是最佳選擇，與是否建造SPPC無關。
具體說來，自2012年9月CEPC的想法被提出后，CEPC團隊先后完成了《CEPC-SppC預概念設計報告》、《CEPC-SppC進展報告》和《CEPC概念設計報告》。我們曾經公布過50km周長方案，造價255億，亮度是100km周長方案的2/3。大家都會算，只從造價上考慮，這個方案的希格斯粒子單價高于360億的100km周長方案。再考慮運行費的話，單價就更高了。具體的優(yōu)化細節(jié)可以參考CEPC團隊于2018年發(fā)表的有全球25個國家1100多名科學家署名的CEPC概念設計報告（見參考文獻5）及其它相關參考文獻。
考慮SPPC是為了留下將來發(fā)展的可能性，CEPC與SppC放置在同一隧道還將保留未來電子質子對撞的可能性。這些考慮都是為了不浪費這個隧道，而不會在現(xiàn)階段加入SPPC的建設內容。我們一再申明SPPC的建設是有條件的?，F(xiàn)階段大家只應該考慮CEPC的科學目標及其造價、性價比。
3. 何先生提到CEPC需要“額外添加許多超導磁場的建設”，實際上CEPC是電子加速器，由于束流能量較低，對其偏轉及聚焦磁鐵的磁場強度都非常低（如二極偏轉磁場約0.04T），采用的是價格非常低廉的常規(guī)磁鐵技術，僅在對撞點附近需要少量幾塊超導四極鐵、超導六極鐵和超導螺線管磁鐵；這部分超導磁鐵的造價不超過CEPC加速器總造價（含土建）的千分之五，因此，根本不存在何先生所說的情況。
4. 何先生還提到CEPC“正負電子束在超導磁場的偏折下，還會引起多余的散焦效應，為補償這類散焦效應，還要在電子的冷卻上，再多花一筆錢”。事實是，CEPC采用傳統(tǒng)常溫磁鐵進行偏轉，不存在散焦也不存在運用電子束流冷卻的概念。
5. CEPC的設計是優(yōu)化過的，也經過了國際專家委員會的評審，并沒有為SPPC花了額外的經費。如果何先生或者趙午先生具體指出上述《CEPC概念設計報告》不合理或者沒有優(yōu)化之處并給出具體建議，我們愿意認真聽取并合理采納。趙午先生是加速器理論專家，建議在認真閱讀《CEPC概念設計報告》的基礎上，發(fā)表更專業(yè)的意見。
6. 何先生文中針對國際直線對撞機（ILC）說到“做為一項對比的方案，是在日本，我們的東鄰，也設計了一個和CEPC性能相同的直線型的超大型的正負電子對撞機。由于這一設計去掉了大圓圈，去掉了超導磁場，無疑在造價費用上要比王貽芳少很多，在單位時間內獲得的H粒子以及Z粒子的數(shù)量上，也還可能還要多出一些”。一方面這正表明CEPC的科學目標是有國際共識的，另一方面何先生關于ILC的價格和性價比的說法是完全錯誤的。
事實上，ILC采用全超導技術，相比基于常規(guī)磁鐵技術的CEPC來說每米造價要貴得多。目前的250GeV方案長度為21km，比CEPC 100km的造價還略高一點；同時ILC亮度比CEPC低3倍，對撞點只有一個，因此單位時間獲得的希格斯粒子數(shù)比CEPC少6倍，單位時間獲得的Z粒子比CEPC少兩個數(shù)量級以上。顯然CEPC是一個比ILC性價比高得多的機器，不知何先生的結論從何而來，有何事實依據(jù)？事實上，何小剛發(fā)表在《知識分子》2017年1月31日的《評何祚庥院士對中國建設大型對撞機的意見》一文中就已經指出何先生的這個錯誤，但遺憾的是，何先生繼續(xù)堅持這種錯誤說法，不知是忘了“沒有調查就沒有發(fā)言權”、還是明知故犯，或者別有用心？
7. 何先生說CEPC“是一個釣魚工程。其實施的后果，就會如楊振寧教授所指出的，這可能是花費極大，而又得不到重大科學成果的，一個無底洞”，不知道何先生的依據(jù)在哪里？是設計有問題、還是估價有問題？具體問題在哪里？說一個大科學工程是一個“釣魚工程”而又沒有依據(jù)，說輕一點是不負責任，說重一點是污蔑和誹謗。
作者介紹：
高杰，中國科學院高能物理研究所研究員，長期從事高能正負電子對撞機（CEPC及ILC）加速器物理與設計方面的研究工作，目前任CEPC機構委員會副主席，CEPC-SppC加速器負責人，亞洲直線對撞機（ILC）指導委員會主席，國際未來加速器委員會（ICFA）直線對撞機理事會理事。
參考文獻：
1.CEPC-SppC Pre-CDR, IHEP-CEPC-DR-2015-0。http://cepc.ihep.ac.cn/preCDR/volume.html
2.CEPC-SppC Progress Report, IHEP-CEPC-DR-2017-01，http://cepc.ihep.ac.cn/Progress%20Report.pdf
3.CEPC Accelerator CDR, 2018:arXiv：1809.00285
4.CEPC accelerator to European Strategy Input: ArXiv: 1901.03169
5.http://cepc.ihep.ac.cn/CEPC_CDR_Vol1_Accelerator.pdf
