中东的同步加速器是芝麻开门

2000年，一群研究人员在约旦安曼的一个晚宴上垂头丧气地坐着，这时一个穿着慢跑服的男人敲门。新来的人刚做完每天的运动，主人邀请他来听研究人员的问题。

科学家们解释说，几十年来，他们一直试图说服中东各国政府搁置分歧，共同建造一个粒子加速器。现在，各方都同意了，但他们找不到地方建造它。慢跑者听着，点点头，拿出手机。

第二天早上，科学家们发现他们会见了约旦国王阿卜杜拉二世，后者同意捐赠土地。慢跑者站在国王身边，现在穿着全套贝都因长袍:他是加齐·本·穆罕默德王子，国王的堂兄和顾问。他的到来只是导致芝麻同步加速器诞生的命运的一个巧合——这个项目非常棘手，以至于它的用户都说它的存在是个奇迹。

原子促进和平

芝麻-同步加速器光的实验科学和应用在中东-坐落在安曼混乱的街道西北20公里处，在约旦河东岸起伏的沙漠丘陵中。这是一个小型的研究基地，在同步加速器大楼旁边只有一个不起眼的招待所和庭院。在后面，一个太阳能发电厂将最终使它成为第一个完全使用可再生能源的光源。该设施于2017年开放，目前有两条波束线在运行(一条x射线，一条红外)，还有7条空间。但真正令人惊叹的是，它把不同寻常的同床共枕者买到了一起:巴林、塞浦路斯、埃及、伊朗、约旦、巴基斯坦、巴勒斯坦、土耳其——还有以色列。

以色列特拉维夫大学的物理学家Roy Beck-Barkai解释说:“1994年以色列和约旦签订和平条约后，几位以色列科学家努力寻找通过科学与其他国家合作的方法。”“有一种想法是制造一个大型仪器，让科学家们聚在一起，就像二战后欧洲核子研究中心(Cern)成立的精神一样。”

Beck-Barkai说，政治家们从一开始就很清楚同步加速器的必要性。这是一个双赢的局面。政治家们能够理解这一点——即使以色列和伊朗在同一间屋子里。”All countries in the Middle East had seen a brain drain, as skilled workers migrated to regions where facilities were already in place. Some countries, such as Iran, couldn’t access existing facilities in the US due to trade sanctions against them. And, scientifically, there were also experiments that couldn’t be done elsewhere. ‘We are very lucky to have a lot of archaeology in the region,’ Beck-Barkai says. ‘And if you want to do something on mummies, or on pieces from the Dead Sea, the costs of insurance and transportation need to be taken into account. In many cases, just travelling by car [from Israel to Jordan] is an advantage!’

1997年，科学家们在意大利城市都灵开会，一致认为该地区需要一个光源，欧洲核子研究中心前总干事赫韦格·舒珀(Herwig Schopper)被任命为监督委员会主席。不久，联合国教科文组织也参与其中，总干事亲自支持该项目。然而，尽管有兴趣，政治上的敌意却根深蒂固。摩洛哥、伊拉克、沙特阿拉伯和也门都拒绝加入这个共同体——他们想要科学，但不愿意与一些成员国合作。

Sesame的光束线科学家吉汉•卡迈勒(Gihan Kamel)说，人们一直对它能否实现抱有很大的怀疑。卡迈勒自2004年以来一直作为埃及代表团成员参与该项目。“我们生活在这个地区，看看会发生什么。但这就是为什么在建设之前建立一个相信这个地方的社区是很重要的。这是这些国家合作的巨大动力。

该项目立即面临几个挑战。首先是地理位置。尽管伊朗提供了空间，但不可能向该设施的许多潜在用户发放签证。塞浦路斯也被考虑过，但塞浦路斯的部长们决定资助环球小姐选美大赛。最终，约旦成为首选地点，导致了这次不寻常的晚宴干预。

下一个挑战是成本——建造一个完整的同步加速器太贵了。芝麻公司设法从德国获得了一台旧的同步加速器“贝西一号”，但科学家们意识到二手系统无法满足芝麻公司的目标。“如果我在研究第三代同步加速器，我为什么要回去做第一代或第二代的展览呢?”卡梅尔说。“你需要一个卓越的中心来阻止人才流失……你必须创新，否则你的社区会不断放弃他们的建议。”“在进一步拖延之后，升级机器的额外资金得到了保障。目前，该设施使用英国钻石光源(Diamond Light Source)捐赠的电站和意大利捐赠的一栋建筑，其光束线由德国和欧盟(eu)资助。事实上，在制作《芝麻街》的9800万美元成本中，约有5000万美元来自亚洲以外的资金。

然而，即使社区团结一致，地点一致，机器就位，仍然有障碍需要克服。在一次棘手的会议中，肖珀发现自己与以色列部长和巴勒斯坦领导人亚西尔·阿拉法特(Yasser Arafat)进行了电话会议，试图就巴勒斯坦在官方芝麻文件中的名称达成一致。双方都同意了“巴勒斯坦当局代表巴解组织”的妥协方案，但几年后，联合国教科文组织改变了政策，承认巴勒斯坦是一个实体，伤口又重新开放了。芝麻芝麻委员会很明智地认为，这在政治上太敏感，不可能做出改变。

问题不断出现。2010年，参与芝麻项目的两名伊朗科学家Masoud Alimohammadi和Magid Shahriari分别在恐怖袭击中丧生。这引发了以色列摩萨德(Mossad)情报机构为遏制伊朗核计划而处决他们的指控，威胁到以色列参与该项目。然后，在2013年，一场反常的暴风雪袭击了该地区，当时同步加速器大楼正在建设中。“屋顶塌了，”卡梅尔回忆道。“这让我们觉得连大自然都对我们不满意!”花了大约一年时间才把屋顶换好。”

设施建成后，还有最后一项任务:该地区没有受过操作培训的工作人员。向科学家提供了访问世界各地现有同步加速器的奖学金，并招募了在其他国家工作的专家。卡梅尔就是其中之一，他从意大利的一个研究机构搬来。她说:“我接受这个职位是因为这是一个漫长的旅程。”“另一个原因是女性在科学领域存在性别平衡问题。所以我想我应该放弃一个申请，然后说“嘿，我们来了!”后来我被录取了，也意识到前面的挑战有多大。”

构建的好处

《芝麻街》已经播出两年了。也许合适的是，它的第一个实验是对大约250公里外的废墟佩特拉市的人类遗骸进行调查，将现代设施与该地区的古代遗产联系起来。然而，即使是现在，它的存在也远不能确定。在该设施的太阳能发电厂于2019年2月上线之前，实验受到约旦电价的限制。这一转变将每月的电费从44万美元(34万英镑)降低到1.8万美元，但资金仍然不稳定，因为一些国家由于国际经济制裁而无法捐款。芝麻街的科学总监乔治•帕卢奇(Giorgio Paolucci)承认:“一些成员仍在兑现承诺。”我们不能兑现承诺。”In some years, Sesame only gets 40% of the funding required. ‘It’s a miracle that this thing exists, and a lot of what we are able to do is because others give money. But sometimes we have to ask how we’re going to pay next month’s salaries. We’re doing good science, publishing in good journals, but it’s still a risk.’

芝麻的用户群仍然很小，但正在增长，从2017年的55项提案(其中24项获得批准)增加到2018年的103项提案(其中55项获得批准)。虽然它的全部潜力只有在未来几年才能看到，但美国和欧洲以外的类似“大科学”项目已经从投资中获益。

上世纪80年代，巴西意识到，它需要一个大规模的科学项目，否则就会有科学家流失到美国或欧洲的风险。“我们想要一个大型科学项目的挑战，但对所有群体都适用。同步加速器是完美的方式，”José巴西同步加速器光实验室(BSLL)前主任罗克·达·席尔瓦说。几乎在同一时间，巴西队遭到了强烈反对;这个国家的人才流失意味着那些进行同步加速器实验的人已经去了其他地方，国家的大学担心这个项目会变成一个愚蠢的项目。“为什么要在没有用户的情况下开发这个?”人们担心这个项目会耗尽所有的资金。人们不相信它会成为一个国家实验室。

这些担忧是没有根据的。到1997年BSLL完工时，已经有200名用户准备就绪。达席尔瓦说，20年后的今天，我们拥有6000名用户。“他们不是每天都来，但这个社区的规模很大。”The project has been so successful da Silva is now leading construction of Sirius, a fourth-generation light source for Brazil, which will be among the most advanced facilities in the world once construction is complete.

da Silva说，挑战在于，尽管同步加速器的好处显而易见，但为这样的大型科学项目提供数据并不是一件简单的事情。“这是一个非常有趣的问题。我们正在试图获取数据，因为我们需要一个控制——一个使用同步加速器的控制，一个不使用同步加速器的控制——而我们没有!我们不能说使用同步加速器的小组有更高的影响。但如果我们没有建造[BSLL]，我们就无法建造第一批第四代同步加速器之一，因为我们不会有一个成熟的用户社区和训练有素的技术人员，以及直接与同步加速器项目相关的科学家。BSLL还与私营部门建立了联系，并见证了国际团体的访问，扭转了过去几十年的人才流失。da Silva说:“如果我们让巴西的研究人员与更广泛的国际社会接触，(同步加速器)就是一个成功。”但这是一件长期的事情，是一场马拉松。

在没有海洋的情况下学习冲浪

芝麻上线意味着非洲是唯一一个没有自己的同步加速器的宜居大陆。根据联合国教科文组织的一份报告在美国，撒哈拉以南非洲所有国家2014年总共发表了约2万篇科学论文(仅南非就有9309篇)，少于波兰(23498篇)。如果没有一个大的科学项目，非洲与欧洲、亚洲和北美之间的科学差距很可能会继续扩大。研究人员希望通过非洲光源计划来解决这个问题。

美国新泽西州罗文大学(Rowan University)教授Tabbetha Dobbins表示，与芝麻街一样，计划中的非洲同步加速器也得到了世界各地的支持。杜宾斯从2014年开始参与这个项目，当时她在全国黑人物理学家协会的年会上听说了这个计划。多宾斯已经是一名经验丰富的同步加速器用户，她在职业生涯中选择了一些学术职位，专门为了获得同步加速器，她明白了为什么在非洲建立同步加速器设施如此重要。“如果你住在海边，你可能会加入冲浪社区，因为总有一群人在学冲浪。我从来没有住在海边，所以我从来没有学过冲浪。”他说，你可以有这样的机构，人们在那里做研究，却永远不会成为同步加速器的用户(因为它太远了)，尽管这些技术会给他们带来极有价值的答案。

非洲光源指导委员会正在采取措施，确保各国接受该项目，包括为该设施确定一个合适的地点。多宾斯说:“主要目标是，每个国家都明白，拥有这样一个大规模的设施将为非洲大陆带来巨大的好处。”“这对教育有好处。工业合作将进入该地区。主要任务是让每个人都明白(同步加速器)将使每个人受益。

我们需要更乐观，对自己更有信心。科学可以创造奇迹

和芝麻街一样，如果要继续建设，非洲的光源也面临着重大的地缘政治问题。许多潜在成员国负担不起会费，需要优先考虑基础医疗和卫生等其他项目;没有通用语言，所以目前所有的文件都是用英语、法语和葡萄牙语编写的;而且，与《芝麻街》不同的是，它涉及的距离很远，再加上南非等拥有成熟科学基础设施的国家位于非洲大陆的极端地带。多宾斯说:“当我准备从新泽西前往芝加哥的光源时，我要坐大约两个半小时的飞机。”“如果有人想从南非一路飞到北海岸，他们需要飞行大约10个小时。仅从尼日利亚到南非就需要6个小时。但这仍比不得不飞往欧洲要好。

其他问题更容易解决。来自非洲各地的学生已经被赞助参观现有的同步加速器设施，如斯坦福同步加速器辐射光源，希望确保训练有素的工作人员在设施投入使用时做好准备。杜宾斯对这需要多长时间并不抱有幻想。“世界上有30到40个光源。对于芝麻来说，从我们开始谈论它到第一束光束的时间是20年。如果我们从20年后的2014年开始，非洲光源指导委员会第一次聚集在一起……”

然而，即使非洲同步加速器还有十多年的时间，芝麻和天狼星表明，如果有意愿，这样的大型科学项目是可以实现的。卡梅尔说，如果你需要证据，你只需要看看芝麻餐厅，在那里来自塞浦路斯和土耳其、以色列和伊朗的科学家们正在自由讨论。“他们坐在一起聊天，吃饼干喝咖啡。但他们谈论的是科学，断层扫描，红外线，x射线，一种大家都懂的独特语言。“科学超越了政治，让每个人都受益。卡梅尔说:“我们需要更加乐观，对自己更有信心。”“科学可以创造奇迹。芝麻街是我们已经拥有的一个奇迹。”

基特·查普曼是一名生活在英国南安普顿的科学作家