空间站计划破灭了,或者说被大大地削减了,于是正在得克萨斯州的Ellis县建造的超导超级对撞机(SSC)把自己称之为最大的科学项目。它的支持者们认为,它对这样的称呼是当之无愧的,因为从根本上讲,空间站虽然庞大,但并不是真正的科学问题。人们之所以把这两个项目相提并论,只不过是因为它们都是雄心勃勃,耗资巨大而且大部分都是在得克萨斯州进行的项目。他们认为区别在于,空间站缺乏内在的理论基础,而SSC具有明确而令人信服的目标——一种关于物质世界的性质的全面理论。

自70年代起,物理学家们就提出了一个关于物质的基本粒子和支配它们的行为的力的“标准模型”。这种模型是一套在形式上类似的严谨的理论,与在全世界的粒子加速器中得到的测量结果高度符合。然而这种模型也有其局限性,如果将它应用于能量很高的粒子,则不能提供有意义的答案。SSC设计用来探测高能粒子,因此有可能创立一种更宏大的理论,它既包含标准模型而且还要超过它。

克林顿政府对此是支持的,但不是十分支持。总统将SSC列入了预算,但不会提供为使这一项目能按原定计划进行所需要的全部费用。这一计划被拖延了,它不能再按原计划到1999年花82亿美元完成,也许要推迟到2003年大约花100亿美元才能完成。虽然由于这一拖延已经引起了年度预算的削减,但这一计划仍然是削减预算的对象。去年,趁社会上抱怨得克萨斯州的浪潮,人们得以在众议院通过了取消SSC计划的议案,但在参议院这一项目却被保留下来了。如果在5月1日得克萨斯州参议院选举之后,有白宫政府对这一计划的支持变得更加渺茫这种情况出现的话,是不会令人感到太吃惊的。

虽然SSC像大多数事物那样,可能已经被设计成更好一些而且试制费用更少一些,但物理学支配了它的整个规模。为了确保物理学家能获得标准模型之外的物质世界的细节,SSC的设计师们决定要做到使它能产生出具有1兆电子伏质量的粒子,这些粒子是通过将2个质子束加速到20兆电子伏,然后使它们正面碰撞而产生的。这种碰撞难以实现,因此质子束的能量只有一小部分用到了产生大质量的新粒子上,即使是用强大的磁场,也难以将如此巨大的能量束弯曲成一个圆形,除非这种曲线真的是很缓和地变圆。这就是为什么跑道状的SSC具有一个86公里(54英里)长的圆周的原因。

即使是如此缓和的曲线,也需要相当强的磁体。SSC中的第一S表示它的磁体用的是超导线圈,这种线圈只能在冷却到一269℃(绝对零度以上4度)时才能起作用。这些磁体占了项目经费中的最大部分。前能源部部长,海军上将James Watnis是SSC计划的发起人,他把这样大的费用称之为豪迈的标志。他热衷于寻求将这种技术应用于其他各个方面的可能性。在共和党执政的80年代,政府不主张把钱用于工业的研究和发展,对隐性工业政策的这种呼声也在某些地方平静了下来。

可是,而今在华盛顿有一个主张对技术采取直接帮助而不是置之不理的政策的政府,按照这种观点,SSC在整个超导预算中所占有的份额可能会被视为不正常,甚至是影响很坏的。这一项目只能提供很少的几种特殊类型的大规模生产的磁体,而采用的是已经确定的低温超导技术。在1992年,SSC磁体的研制费用同政府用于更新的高温超导技术的研究和发展的费用总数一样大。

像那些在4月13日在华盛顿对SSC的乐观前景作过保证的诺贝尔奖金获得者们那样的热心家会指出,并不是说SSC会推动超导工业的发展,而是意味着去寻求新的物理学。问题是,国会是否愿意为并不会带来明显的技术效益的纯科学付出这样大的代价?那些因为过去总统喜欢这一项目而支持过它的共和党人,将不再被迫而这样做。而且,虽然除怀俄明州以外的每一个州都有SSC的承建合同,但它所能提供的就业机会却有限。

另外一处复杂性是由这样一个事实造成的:国会从来没有答应过要对整个SSC计划承担义务。得克萨斯州正在为此作出重要的贡献,还有大约17亿美元的资金可望向外国的合作伙伴们筹措。遗憾的是,这种指望并没有得到过有关的合作伙伴,尤其是日本的响应。美国人希望能从日本人那里得到17亿美元的资金,但是并没有得到对方保证。日本人之所以会不情愿这样做,部分原因在于,他们只是在SSC装置已经设计好了之后才被要求成为它的资助者的,而并非是作为整个项目的合作伙伴。鉴于对空间站得出的不能令人满意的结果,恐怕用于SSC计划的经费就更难以落实。

欧洲也不会提供资金,它能提供的倒是竞争。在欧洲原子核研究组织(CERN)设在日内瓦郊外的联合欧洲粒子物理实验室,有一台被称之为LEP的加速器。它将电子而不是质子加速,安装在一个27公里长的通道中。由于电子难以加速,因此LEP决不会产生出能量超过1千亿电子伏(0.1兆电子伏)的电子来。但是,在同一通道中它的磁体要比SSC的稍为强一些的一种质子装置,可以产生能量为8兆电子伏的束。CERN正在计划的正是这样一种装置——大型强子碰撞机(the Large Hadron Collider),它可能会盗走SSC相当一部分光辉。

多数人认为,SSC是同Higgs粒子(希格斯玻色子)的观念混在一起的。Higgs粒子是使标准模型中的粒子具有它们的质量的场(Higgs场)的体现。证明Higgs的存在——或者某一种或某一组能起到相同作用的东西的存在,会使标准模型臻于完善,并打开超越新物理学的大门。

对Higgs的探寻,很可能会在日内瓦而不是在萨斯完成。从标准模型可以测算出Higgs的质量;而在过去几年中在LEP装置上得到的大量数据,可使这种测算方法得以深化。根据这种测算,CERN的理论权威John Ellis相当有把握地认为,Higgs的质量不超过2千亿电子伏(0.2兆电子伏),或者,如果没有简单的Higgs存在时,能起到它的作用的另外的机制可能在这一能量附近发现。这就使它容易进入LHC。

这并不说明LHC是一种理想的装置,如果Higgs的质量更大,SSC在尺寸上的优越性就会开始显示出来,但是,由于有LEP通道的存在,人们就想利用它,反而更要这样作的原因在于CERN的成员国决不会允许再建一个比LEP更大装置。LHC的束中含有比SSC束中更多的质子,这可能会抵消掉SSC在能量方面的某些优势。为了将SSC的优势压低到最小,CERN还倾全力于建造比SSC更复杂而且更强的磁体上。这会造成某些难以克服的困难。

CREN成员国不会为LHC倾注大量的资金。事实上,它在下一年度的预算计划将会稍有削减。但这一计划在某些方面很可能会推行下去,而且它的费用也较便宜。正如明年将接管CERN领导职务的Chris Llewellyn Smith所指出的那样,还没有动工的LHC装置要完成所有的建造指标只差不到30亿美元,而SSC计划尽管已经负债20亿美元,但要完成这一项目还得花80亿美元。

[The Economist1993年5月1日]