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第54章 粒子對(duì)撞機(jī)-《王者星際爭(zhēng)霸》

      把質(zhì)子之類(lèi)的粒子引入到一根真空管中,通過(guò)磁鐵來(lái)引導(dǎo)它們穿過(guò)整個(gè)管子,同時(shí)把它們推得越來(lái)越快。當(dāng)他們的速度足夠快時(shí),在他們的軌跡上放一些東西,然后就會(huì)爆炸。

      (氣泡室是一種早期的粒子探測(cè)器,在氣泡室中,不同能量的粒子能夠穿透的深度和軌跡不同。)

      仔細(xì)觀察撞擊點(diǎn),你會(huì)發(fā)現(xiàn)粒子留下的痕跡非常小。質(zhì)子和其他亞原子粒子,在宇宙大爆炸的影響下瞬間暴露在各種力和溫度之下。

      爆炸形成了一組奇異的元素:正電子、反質(zhì)子、粒子、陶斯、有魅力又不同尋常的夸克,當(dāng)然還有玻色子。這些物質(zhì)作為其他物質(zhì)的組成成分,環(huán)環(huán)相套。。。你懂得。

      在早期,這一通道是直線式的,并且這些線性加速器中的粒子會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似于金屬薄片一般的影響。但粒子的速度越快,碰撞產(chǎn)生的能量就越高。

      結(jié)果說(shuō)明,為了使粒子達(dá)到進(jìn)行某種實(shí)驗(yàn)所需的相對(duì)速度,需要一根比地球周長(zhǎng)更長(zhǎng)的管子。

      或許,同光速競(jìng)賽是錯(cuò)誤的。更好的方式是建立一個(gè)軌道,粒子可以在其上轉(zhuǎn)圈,并且始終在金屬上設(shè)置一個(gè)踏板:這就是一個(gè)環(huán)狀的。

      但接下來(lái)是最精彩的部分。有了一個(gè)線性加速器,你所能期望的最好結(jié)果是:一個(gè)粒子以光速撞擊某物的主題部分,這樣的速度對(duì)于大體積物體來(lái)說(shuō)是無(wú)法達(dá)到的。

      但通過(guò)巧妙匯成這個(gè)環(huán),你可以得到順時(shí)針和逆時(shí)針兩種粒子流。不要在道路上設(shè)置障礙,你只需要引導(dǎo)他們相互靠近,就像在環(huán)形路上設(shè)置兩條方向相反的車(chē)道。

      結(jié)果:一種以光速的99%運(yùn)動(dòng)的粒子向“西”行駛。

      擊中了另一個(gè)向“東”以光速99%運(yùn)動(dòng)的粒子——這樣一來(lái)就得到了相當(dāng)于兩倍光速的迎面撞擊?,F(xiàn)在,有一些你在自然界中不經(jīng)常看到的東西。

      圍繞質(zhì)子的環(huán)

      這些環(huán)中最大的是大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)。

      它已經(jīng)被建造了30多年,橫跨法國(guó)和瑞士的邊境,長(zhǎng)達(dá)27公里。真空填充的環(huán)(如果有什么東西可以被填滿的話)被冷卻到高于絕對(duì)零度2度的溫度。

      用一瓶非常少量的純氫將質(zhì)子注入到環(huán)中,這些質(zhì)子被數(shù)千個(gè)超導(dǎo)電磁力控制在其軌道上。

      這個(gè)環(huán)的每一段都包含一個(gè)頻率為400兆赫茲的射頻輻射場(chǎng),輻射場(chǎng)在粒子進(jìn)入圓環(huán)時(shí)推動(dòng)他們,并在之后轉(zhuǎn)換方向,以推動(dòng)反向前行的粒子,這樣這些粒子就能達(dá)到99.9999991%的光速。

      環(huán)繞著這個(gè)圓環(huán)的是大小類(lèi)似于房屋的拱形探測(cè)器,上面排列著數(shù)百萬(wàn)種令人無(wú)法理解的精密儀器,它們可以探測(cè)到單個(gè)亞原子粒子。

      雖然有成千上萬(wàn)的質(zhì)子束,而且每一束都可能有一千億個(gè)質(zhì)子,而且它們被擠進(jìn)了只有人類(lèi)毛發(fā)一半的寬度,但實(shí)際上這些粒子非常小,碰撞的幾率非常低——

      可能是每錯(cuò)過(guò)5億次才會(huì)產(chǎn)生一次碰撞。但由于它們?cè)诃h(huán)上移動(dòng)得如此之快(它們每秒圈數(shù)超過(guò)1.1萬(wàn)次),而且它們的數(shù)量如此之多,以至于當(dāng)光束排列在一起時(shí),平均每秒鐘就會(huì)有大約十億次粒子碰撞。

      絕大多數(shù)的碰撞產(chǎn)生的粒子都是物理學(xué)家已知的,但是每個(gè)粒子都有機(jī)會(huì)產(chǎn)生像希格格(Higgs)這樣的稀有粒子,這種粒子和許多粒子一樣。

      不是被直接觀測(cè)到的,而是通過(guò)根據(jù)其他一些理論上由其衰變產(chǎn)生的稀有粒子而間接推斷出來(lái)的。

      質(zhì)子碰撞的力越大,它們產(chǎn)生特定高能粒子的可能性就越大。

      環(huán)越大,磁鐵和加速的輻射越強(qiáng),質(zhì)子就能獲得更多的力。

      這就是為什么大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)最終可能會(huì)被降級(jí)為升級(jí)到更大型的機(jī)器之路上的一個(gè)階段,這個(gè)機(jī)器大約有100公里長(zhǎng)。

      就像科學(xué)研究中經(jīng)常發(fā)生的那樣,我們學(xué)得越多,就感覺(jué)自己所知甚少。

      向內(nèi)探究,對(duì)我們的世界是如何統(tǒng)一這一議題最深入的探索似乎沒(méi)有盡頭——

    (本章完)

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