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放手一搏-《上帝的粒子》

列印雖然計畫批准了,但仍然引來許多懷疑。為了說服反對者,美國能源部說明超導超級對撞機可以成為一次跨國合作,其他國家會願意提供財務支援,但是美國物理學家的花言巧語反而破壞了這番打算。這項計畫很明顯是替美國重回高能物理的領導地位而設計的,其他國家為什麼要支持呢?歐洲國家無論如何都忠於CERN,超導超級對撞機並沒能引起大西洋對岸的太多興趣,這點倒不叫人意外。

美國的物理界裡頭也有不滿聲浪,而且已經蔓延成對抗局勢。只為了尋找希格斯玻色子就花了這麼多錢,真正被犧牲的是什麼?有許多獨立計畫雖然成本較低,卻更可能提供潛在的可貴科技進展,但是美國的物理預算不可能同時支持所有這些計畫和超導超級對撞機,所以這些計畫這下看來岌岌可危了。難道高能物理真的比其他科學領域還要重要一千倍嗎?

這下「大科學」變成了貶義詞。

在建造地點還沒決定以前,參眾兩議會都支持超導超級對撞機。美國國家科學院及工程院從二十五州收到四十三個地點提案,德州政府成立了一個委員會,並且承諾只要超導超級對撞機選擇德州,他們就提供十億美金的資助。或許把對撞機蓋在費米實驗室比較合理,因為計畫需要的大部分基礎建設和物理學家都已經等在那裡了,但是在一九八八年十一月,國家學院決定將超導超級對撞機建在一個名叫「奧斯汀白堊」的白堊紀地質構造裡,深埋在曾以棉花致富的埃利斯郡的德州大草原底下。

雷根的副總統布希出身德州,他在雷根之後繼任總統。在布希的當選日過後兩天,國家學院就宣布了上述選址結果,雖然沒有理由相信國家學院的決定有任何不公,但是布希也成為該計畫的強力支持者。然而,隨著地點確定下來,來自其他州參眾議員的支持也就煙消雲散了。

物理學家現在必須為了經費和參議院苦苦纏鬥,而且只要每次參議院想檢視計畫,就得有人被傳去作證;與此同時,工程師也逐漸明白建造超導磁鐵的巨型環是怎麼一回事,預算估計隨之爆增。到了一九九○年開始撥款建造時,估計的預算幾乎翻了一倍,高達八十億美金。

測試用的洞穴挖進了奧斯汀白堊,一部分的基礎建設蓋在埃利斯郡的首府瓦克沙哈契附近,德州政府在那裡為該計畫保留了將近七千萬平方公尺的土地。為了研發和測試磁鐵的實驗室建造起來了,製造及循環液態氦所需的冷凍單元也置放在組裝後的大型結構裡了,日後他們將使用液態氦讓磁鐵維持在超導低溫。

兩組探測器合作團隊成立了。「螺線管探測器」合作團隊可能包含有一千位物理學家和工程師,來自世界各地超過一百個不同機構。螺線管探測器將打造成不特定針對某個粒子的一般型探測器,花費五億美金,希望能在一九九九年底開始記錄資料。另一個合作團隊是「伽瑪、電子及緲子團隊」,規模與螺線管探測器合作團隊類似。兩組團隊將會互相競爭。

許多物理學家決定賭上一把,他們要不是從現職告假,就是乾脆辭掉工作,加入超導超級對撞機計畫,到了最後,大約有兩萬人聚集到瓦克沙哈契的市內或周邊。對不熟悉超導超級對撞機政治面的局外人而言,種種進展看起來叫人相當安心,實驗室蓋個不停,洞挖個不停,而且大量人群正在集結。

但還是有些不祥之兆,美國政府一直在對抗龐大、惡化的預算赤字。一九九二年一月,布希總統訪問日本後空手而歸,日本人堅持超導超級對撞機並不是國際計畫,也因為如此,他們不會提供支援。關於「大科學」的雜音愈來愈大,眾議院在六月投票支持一項聯邦預算修正案,該修正案將導致超導超級對撞機計畫關閉。幸好參議院出手干預,計畫才得以苟延殘喘。

前景愈來愈不樂觀,在溫伯格一九九三年出版的暢銷書《終極理論之夢》書裡可見一斑,他寫道:

儘管建築物逐漸林立,洞穴持續開挖,但我知道這項計畫的資金可能就要中止了。我可以想像那些測試用的洞穴將被填平,「磁鐵大樓」遭到棄置,最後只剩幾個農夫的模糊記憶可以證實,在埃利斯郡,曾經有過一個偉大的科學實驗室計畫。或許我是中了生物學家赫胥黎的蠱惑,感染了他那維多利亞時代的樂觀吧,我無法相信這種事會發生。在我們所處的時代,尋找自然界最終定律的計畫竟會被棄之不顧。

萊德曼在同一年也出版了《上帝粒子》一書,在這本相當唐吉訶德式的著作裡,他做了一場和希臘哲學家德謨克利特親切聊天的夢,他從這個夢境裡被粗魯地喚醒了:

「該死。」。我又回到家裡,無力地從論文堆裡抬起頭。我注意到一份新聞頭條的影印本:「超級對撞機國會基金恐生變」,我的電腦數據機嗶嗶作響,下載了一封電子郵件,信裡「邀請」我去華盛頓,參加一場討論超導超級對撞機的聽證會。

一九九二年的總統大選,柯林頓擊敗了布希和獨立參選人德州富商佩羅。隔年六月,超導超級對撞機的預算估計已經成長到一百一十億美金,眾議院再次對該計畫投下反對票。超導超級對撞機計畫的副主任卡斯帕說:「從某個時候開始,對超導超級對撞機投下反對票就變成了財政責任的象徵。畢竟這裡活生生就有一個昂貴的計畫,可以供你投票反對。」

一般而言,柯林頓對這個計畫是持鼓勵態度的,但是他不像雷根和布希那麼堅定。預算兩百五十億美金的國際太空站建造計畫成為超導超級對撞機的潛在競爭對手,而太空站計畫的根據地將設立於美國太空總署在休士頓的詹森太空中心,那也位於德州。

一九九三年九月,溫伯格、里克特和萊德曼為了替超導超級對撞機爭取支持,做出最後一搏。英國科學家霍金送來一段表達支持的影片,但無濟於事。

當年十月,眾議院以一票之差贊成國際太空站,隔天則以二比一的票數否絕了超導超級對撞機。至此已經沒有轉圜空間,資金於是轉而用在保存那些已經蓋好的設備。這時隧道開挖了二十三公里長,耗資達二十億美金(見圖19),但是不管抱持著再多維多利亞時代的樂觀,都沒辦法讓這個計畫繼續下去。超導超級對撞機胎死腹中了。

圖19 國會在一九九三年十月取消超導超級對撞機計畫的時候,這個計畫已經耗資二十億美金,在德州大草原底下開挖的隧道也已長達二十三公里。(圖片來源:超導超級對撞機科學技術電子資料庫)

圖19 國會在一九九三年十月取消超導超級對撞機計畫的時候,這個計畫已經耗資二十億美金,在德州大草原底下開挖的隧道也已長達二十三公里。(圖片來源:超導超級對撞機科學技術電子資料庫)

普利茲獎得獎作家烏克將超導超級對撞機的經歷改編,寫了一部小說《德州巨洞》。他在小說開頭的作者注裡這麼說:

自從原子彈和氫彈問世以來,粒子物理學就一直是國會的寵兒,但是這一切忽然之間粗暴地結束了。希格斯玻色子的追尋已然夭折,只在德州留下一個洞,一個遭到廢棄、巨大無比的洞。

而這個洞,至今仍在。

超導超級對撞機計畫取消後過了一年多,CERN的成員國於一九九四年十二月六日投票通過,將在二十年內分配一百五十億美元的預算,在LEP功成身退後,將它改造成質子對撞機。大型強子對撞機(LHC)的想法最早是在一場於瑞士洛桑舉行的CERN研討會上提出,那是十年前(一九八四年三月)的事了。LHC將產出高達14 TeV的碰撞能量,雖然比超導超級對撞機最大能量的一半還少,但用來尋找希格斯粒子,仍是綽綽有餘。

魯比亞宣稱,CERN將會「在LHC的隧道內,鋪滿超導磁鐵」。

 

本文摘自PanSci 2013九月選書《上帝的粒子》第八章:放手一搏,由貓頭鷹出版

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