据说著名物理学家杨振宁又发表了一段新的谈话，谈话的主旨仍然是对我国计划建造大型环形正负电子对撞机（CEPC）持反对的观点，由此又一次使得网络上充斥着中国要不要建CEPC的争论。说实在话，建与不建，绝非我等小民能左右，国家高层自然会从中国科学发展的战略层面来考虑。但是，无论你是支持者还是反对者，撇开建造CEPC所需的巨额资金不谈，你知道大型对撞机是什么吗？它是怎么撞的？它撞的是什么？它又能撞出什么来？只有搞清楚了这些问题，再去支持或反对，说话才有底气，我个人是这样认为的。下面就来简单说说。
一、什么是大型对撞机？俗话说“耳听为虚，眼见为实”，人类习惯于相信自己眼睛真实看到的东西。在400年前，世界上没人会相信宇宙中的所有物质是由原子构成的，从300多年前开始，人们逐步提出了分子论、原子论，出现了元素周期表，然后到上个世纪才发现了原子核、质子、中子和夸克，从宏观到微观的每一个层次的认识，实际上都促进了人类社会科学技术的发展。
斯坦福直线加速器鸟瞰
但是，一旦到了微观层面，裸眼就看不到了，就用普通显微镜，普通显微镜看不到就用电子显微镜，如果再小呢？如果要探究物质的核心呢？这就到了量子力学的领域，量子力学告诉我们，粒子具有波的特性，而波函数描述了在任何给定位置找到某个粒子的概率。此外，量子力学还告诉我们，波长越短，需要的能量就越高（E=hv），所以要想探测物质的基本核心，就需要有能够把粒子加速到极高能标的探测器，即粒子加速器，然后将粒子发射出去产生碰撞，用以发现更小的结构。
斯坦福直线加速器隧道
粒子加速器其实只是大型对撞机的一个组成部分，撞完了还需要用探测器来“看”，利用探测器上的谱仪接收到的特殊信号来“看”粒子的内部结构，实际上它是一个数据分析的过程。所谓大型对撞机，指的是它能达到的最高能量指标，目前世界上能够称得上“大型”的没几个，一般能标都在90GeV（吉电子伏特）以上，例如：
费米实验室的Tevatron对撞机
斯坦福直线加速器SLC（1989年），直线加速器，长度3.2千米，能标100GeV；费米实验室的Tevatron（1983年），环形加速器，长度6.3千米，能标1960GeV；欧洲核子研究中心的大型正负电子对撞机（LEP1代/LEP2代，1989年-2000年），环形加速器，长度26.6千米，能标90~209GeV；欧洲核子研究中心的大型强子对撞机LHC（），环形加速器，长度26.6千米，能标7000~14000GeV。当然，高能标也就意味着加速器和对撞机整体的体积巨大，这也是“大型”的另一个意思。
北京正负电子对撞机
二、对撞机是怎么“撞”的？过去的对撞方式与现在的对撞方式不同，发现原子核、质子、中子和夸克的对撞实验都被称为“固定靶实验”，即被加速的电子束被直接发射到固定物质的目标靶上，目标靶很容易被击中，但能标不高。现在高能标的大型对撞机则不同，它是两个粒子束的对撞，即将两个粒子束都加速到接近光速，将它们高度集中在一个极小的区域内，以保证让它们迎头对撞，这种对撞的优势就是可以达到非常高的能标，能发现更重的新粒子。
LHC内景
三、对撞机用什么“撞”？在固定靶与粒子束-粒子束对撞之间存在巨大的差别，同样的，选择用什么“撞”，之间也存在巨大的差别，可以说，它决定了一台对撞机的类型、最高能标、发光度等等主要性能。科学家们喜欢直截了当，使用在地球上能够轻而易举获得的稳定粒子无疑是最好的选择，而质子和电子都大量存在，而且可以很便捷地得到。选择电子的好处是它是最基本的粒子，没有更小的结构，在固定靶实验中可以完全地碰撞，由于它的不可分割性，可以非常精确地知道在它与其他物体碰撞过程中所发生的事情。
LHC加速器隧道
但也因为它的不可分割性，选择电子-电子碰撞显然撞不出什么新东西来，但是对于质子而言就不同了。我们知道，质子是由被强核力束缚在一起的3个夸克构成的（又称为强子），而且质子比电子更重，质子的质量比电子的质量大了约2000倍，质子-质子对撞有助于将质子加速到极高的能标获得巨大的能量，以搞清胶子及夸克的不同种类不同特性，另外还可能产生一些科学家感兴趣的其他重粒子。
此外，科学家们还发现粒子与反粒子对撞具有更多优势，加速过程也更简单，因为磁场可以把粒子和反粒子导向两个不同的方向，粒子与反粒子电荷相反质量相同，碰撞即湮灭，这个过程有可能产生新的粒子-反粒子对。所以科学家们又将电子-正电子对撞、质子-反质子对撞作为新的途径。在上面列举的大型对撞机项目中，斯坦福直线加速器SLC是正负电子对撞；费米实验室的Tevatron是质子-反质子对撞；欧核中心的LEP1代/LEP2代都是正负电子对撞，LHC则是质子-质子对撞。综上所述，选择什么对撞是由物理学家和工程师们最终决定的，它取决于想要得到什么样的实验结果。
那么，物理学家为什么热衷于建造大型对撞机呢？这是因为目前的粒子物理学标准模型仅是貌似完整，其实还存在很多问题。比如说发现的希格斯粒子，它赋予了其他16种粒子质量，但它自身的质量是哪里来的？次外，杨-米尔斯场有将夸克强制捆绑之嫌，很多物理学家认为它实在太丑陋，不是最终理论。另外，中微子谜题、反物质谜题、暗物质和暗能量谜题，目前都没有办法用标准模型来清楚、正确地解释，所以标准模型一定是不完整的，也说明高能物理研究远远未到终点，这就需要未来有更强大的对撞机。
