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1 # 傻瓜尋真
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2 # 句理
宇宙大爆炸是宇宙形成的起點,那時的宇宙的能量很高,能量轉變為物質並以粒子的形式存在。
大爆炸之後宇宙逐漸膨脹,並且溫度不斷降低,能量也隨之減小,無法繼續維持某些高能粒子的存在,只好湮滅。而利用粒子加速器可以產生極高的能量,模擬宇宙形成初期的高能物理環境,“產生”一些新的粒子,幫助我們解開宇宙形成的謎題,同時粒子加速器還廣泛應用在工業生產、醫療中。
粒子對撞機是在高能同步加速器基礎上發展起來的一種高精尖裝置粒子對撞機是在高能同步加速器基礎上發展起來的一種裝置,其主要作用是積累並加速相繼由前級加速器注入的兩束粒子流,到一定束流強度及一定能量時使其在相向運動狀態下進行對撞,以產生足夠高的相互作用反應率,便於測量。粒子加速器的結構一般包括3個主要部分
粒子源,用以提供所需加速的粒子,有電子、正電子、質子、反質子以及重離子等等。 真空加速系統:其中有的加速電場,並且為了使粒子在不受空氣中的分子散射影響加速 ,整個系統放在真空度極高的真空室內。 導引、聚焦系統:用一定形態的電磁場來引導並約束被加速的粒子束,使之沿預定軌道接受電場的加速。在粒子對撞機中進行粒子對撞時,主要分為以下三個步驟——粒子的積累、加速、對撞。
粒子的積累粒子的積累就是設法把高能加速器產生的高速脈衝粒子積累在對撞機環形真空室(成為儲存環)中。對於單個粒子來說,尺寸很小,比如說質子的直徑只有約為1.6~1.7×10ˇ-15m,因此為增大粒子對撞機的機率,在粒子對撞機裡,束流其實是一團團粒子,每一團這樣的粒子,叫做團簇。
每個團簇按照嚴格的時間間隔,從次級加速器注入到主加速器的環形管道中。
在歐洲大型強子對撞機(LHC)中,每個束流中有280個團簇,每個團簇內則有一千一百五十億個質子,這些質子以接近光速的速度對撞,大概每25納秒就會有兩個團簇在對撞點對撞,而這其中,只有極少的質子會真正的面對面對撞,其他的要麼只能隔空相望,要麼只是擦肩而過。
粒子的加速粒子一般靠強力和弱力緊緊結合在一起,想要把它們拆開並非易事,除非用很高的能量,而產生高能量的最好方式便是對撞。
對粒子的加速,使用的是粒子加速器。加速器種類繁多,到目前為止,世界上已建成或曾著手研製的不下數十種。它們各有特點,各有用途。
按加速粒子分類有:電子加速器、離子加速器、重離子加速器、全粒子加速器。按粒子運動軌道形狀分有:直線加速器、環形加速器、迴旋加速器。按加速電場分有:感應加速器、高頻共振加速器。按粒子能量範圍分有:低能加速器、中能加速器、高能加速器。粒子對撞機使用的是高能同步加速器,對撞機呈環形,沿環安放著磁鐵系統、高頻系統、真空系統以及探測和校正系統等。此外,它沿圓環還有兩個或兩個以上專供對撞用的特殊長直線節,探測儀器就被安置在長直線節內的對撞點附近的空間中。
粒子的對撞當粒子被加速到預定能量後,對撞機的磁場就會維持不變,粒子在磁場中受到洛倫茲力的作用下在環形真空室中不斷地迴旋,並在合適的地點,合適的時間在對撞點發生碰撞。
這時佈置在對撞點周圍的高精尖測量儀器便開始測量那些發生碰撞的粒子及產生的一切,沒有撞上的繼續在環形真空室中做迴旋運動,等下一次再到對撞點時再次發生碰撞,迴圈往復,直至束流的強度低到不足以維持對撞實驗,此時兩束粒子流的對撞生涯到此結束,但它們仍可被用做轟擊靜止靶的實驗。
粒子對撞機是高能物理學研究的武器如果說攝像機是攝影師手中的大炮,筆是作家手中的槍桿子,那麼粒子對撞機便是高能物理學家的命根子,沒了它,研究寸步難行,沒了它,高能物理學家可以說一無是處。
從1961年世界上第一臺粒子對撞機(正負電子對撞機)AdA在義大利的INFN國家實驗室建造完成並運往法國國家科研中心(CNRS)直線加速器研究所(LAL,Osary)由直線加速器注入正負電子併成功對撞後的五十年間,世界各國在粒子對撞機的設計建造上不斷髮力,並且用它們進行了大量實驗研究,取得了豐碩成果。
使用粒子對撞機發現了絕大部分的新的超鈾元素合成了上千種人工放射性核素發現了包括重子、介子、輕子和各種共振粒子在內的數百種粒子製造"迷你版"宇宙大爆炸之後的瞬間狀況,探秘"希格斯玻色子"(Higgsboson),"暗物質","暗能量"等其他未解之謎B.裡希特在美國斯坦福直線加速器中心的正負電子對撞機SPEAR上發現有名的J/ψ粒子幫助深入研究癌症的靶向治療中國在粒子對撞機、加速器方面的研究和建造雖然起步晚,但發展迅速,目前已在全國建成多個粒子加速器和對撞機,包括蘭州近代物理研究所於1988年建成的用於加速重離子的分離扇形迴旋加速器、北京正負電子對撞機等。
2015年10月,中科院高能物理研究所宣佈中國將於2020年至2025年間開始建造世界最大粒子加速器,那將是一個長52公里的地下環路,它能使正負電子發生對撞。
這些基本粒子的碰撞將使得人們能以更高的精確度研究希格斯玻色子,該對撞機的精確度將高於歐洲核子研究中心規模較小的大型強子對撞機。
不過這一想法遭到了來自楊振寧等物理學家的反對。
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對撞機是人類妄想用拆分世界的方法來觀察和了知宇宙的奧秘以否定中華智慧一一道教和光大了的佛教文明文化。是典型的科學之極端。科學,本質上是反自然的,因而其最終也是反人類的。因此,對撞機是極端反自然、反人類的科學裝置。因而是極端危險的東西一一燒錢一一吞噬用地球有限的資源而創造的有限的社會財富,只是其禍害的一個方面,其它更大的危險無法預測。人在做,天在看。善惡有報。