它的60哩长的圆周能够围得下纽约市的曼哈顿岛、拉丁美洲的巴巴多斯或几乎整个巴林岛。

它的20亿呎长的铌 - 钛导线可能绕地球16圈。运行它所需要的160兆瓦(15万千瓦)的电力可供一个15,000人的城市照明。而它的高达60亿美元的标价可购买6架新型的航天飞机。所有这些都说明,美国能源部可能在八十年代内在美0某个地方建造的这座巨大的粒子加速器——超导巨型对撞机(简称SSC)可能是物理学上空前巨大、最为复杂和最富有雄心的计划。

然而,这座地下的巨型机器可能完成的业绩则更为惊人,它可能用作以惊人的速度飞行的亚原子粒子的环形钢铁跑道,并使它们一起撞个粉碎,来模拟宇宙最初时刻的情况。这就可能使物理学家们探测关于物质和能量的起源的奥秘,并帮助他们达到把自然界已知的四种力——电磁作用、万有引力、与放射性衰变有关的弱力和将原子核保持在一起的强力——网罗在一个优雅的大统一理论里的目的。芝加哥附近的高能物理学研究设施、费米国立加速器实验室(简称费米实验室Fermilab)主任利昂 · 莱德曼(Leon Lederman)说,“利用SSC,我们肯定能搞出惊人的发现。”

在众议院一个小组委员会出席的一次征询会上,美国和欧洲的科学家们上周强调了这项庞大的计划对美国科学的重要性。在日内瓦附近的CEBN(欧洲核研究机构)的加速器中心工作的著名物理学家卡洛 · 鲁比亚(Carlo Rubbia)说,“建造了SSC,你们就可能在这一特殊领域里处于支配地位。”他的证言支持了总统科学顾问乔治 · 基沃思(George Keyworth)的观点。基沃思今年早些时候曾警告说,“如果这样的设施造在其他国家的话,那对美国在科学上的领导地位将是一个严重的打击。”

这座巨型对撞机是又一个新巨型加速器,一连串新的巨型加速器似乎就像它们产生的新粒子一样快地增多。在这些机器里,电子或质子(通常还有它们的反粒子正电子或反质子)被射电波加速到接近光速和极高的能态,并被磁体控制在它们的环形管道内。这些新机器之所以呈很大的圆周状,正是起因于导向磁体的功率有限:较大的环形轨道曲率较小,因而对把粒子保持在所要求的路径上的磁场强度的要求就较低。

在环绕轨道的几个地方,这些粒子或者被投掷到金属靶上,或者它们彼此对撞。大多数新的机器是选择对撞的方法,因它可产生更多的能量。费米实验室的物理学家阿尔文 · 托尔斯特鲁普(Alvin Tollestrup)解释说,“一辆高速行驰的车子与一辆静止的车子相撞和两辆高速行驶的车子对撞是不同的。”在粒子碰撞产生的能量中,有一些转瞬之间就转变成一些奇特的、据认为只是在宇宙的最初时刻才存在过的粒子。在这些不稳定的碎片再衰变成能量和比较熟悉的物质粒子之前,探测器即记录下它们轻微的踪迹。

这些踪迹已帮助物理学家们追寻到大量的、而且似乎是无限多的亚原子粒子。例如,去年鲁比亚就是因为用CERN的巨型质子 - 反质子同步回旋加速器(SPPS)发现了W和Z粒子而分享了一次诺贝尔奖。他的发现为统一电磁作用和弱力这两种基本的力的理论提供了证据。

由SSC得到的报偿可能会更大。因为现在设想,这座加速器可能产生40兆兆(40×1012)电子状的能量,而CERN的SPPS加速器产生的能量为640千兆(640×106)电子伏。给人以还要深刻的印象的是,它产生的碰撞能量可能达到现在正在CERN、费米实验室和斯坦福线性加速器中心等地建造的那一代大型机器的20倍。SSC的两支反向的粒子束各含有大约100亿个紧密约束起来的质子和反质子,在它们彼此飕飕飞过时,每秒可飞过大约3000圈。在环形管道周围的4 ~ 6个地方,这些粒子束相交,每秒可产生多至一亿次的碰撞。在每个碰撞处,将需要一座至少有三层楼高的高度精密的探测器来探测和记录这些碰撞,显示碰撞裂片和任何新产生的粒子。

但是SSC的建造还没完全确定。批评者们担心其昂贵的造价可能耗尽其他值得进行的计划的资金,而对联邦政府的亏空的日益增长的关注,在最好的情况下,也可能推迟国会的批准。但是很多科学家确信这样的大型对撞机终将要建造的。芝加哥大学的物理学家詹姆士 · 克罗宁(James Cronin)说,“假如我们要认真地了解自然的话,那我们就必须建造它。”

[Time,1985年11月11日]