剛剛回答了一個相關問題，我這裡再補充理論知識吧。

人類一直想知道組成物質的基本粒子，隨著科學技術和理論的發展，人類對物質認知已從分子原子層次，原子核層次、質子中子層次、強子層次一步步的跨越。這些粒子越來越小，而觀測或探測這些粒子的儀器變得越來越複雜，需要的能量也越來越大，體積也變得超級大。下表為各種粒子的尺寸，觀測所需能量和工具。可見粒子對撞機是為了觀測更小粒子的實驗工具，從這個意義上講，對撞機既不是分離物質，也不是疊加物質，是觀測物質本身，只不過這個過程需要能量參與。

為什麼粒子越小，需要的能量越大呢？看一個公式：

λ = h/p= hc/Eβ

λ是觀測工具分辨能力，E代表能量，p為粒子動量，c為光速，h為普朗克常數，β為相對論速度。當粒子接近光速時，β約為1。當把 h,c,β≈1代入上述公式時。就會得到一個簡單的關係，當需要更高解析度λ觀察越小的粒子時，就會需要更高能量E。而現實中，當需要更高的能量，就需要更大的體積儀器加速獲取。

對撞機就是在理論背景下，越造越越大，目前最大的對撞機是歐洲大型強子對撞機（LHC）,周長達27公里，發現了上帝粒子“希格斯玻色子”。

為了觀察更完整希格斯玻色子的影象，科學家正呼籲建造長100公里的對撞機，但目前這一計劃要100億美元，屬於缺錢狀態。

高能粒子對撞機，我寫過幾篇相關的文章，有興趣的可以到我動態裡面翻看。我這裡簡單講一講吧。

粒子物理

狄拉克這猛人創立量子幫後，由於常年混微觀領域，順手再搞一分會：高能粒子物理學。簡單點說，就是告訴你怎樣去弄明白“粒子到底是什麼玩意兒”。粒子就粒子唄，為啥叫高能？在微觀領域，“看”這個詞是沒有意義的。研究微觀粒子，主要就一個手段：狠狠地撞！然後分析。而這需很高的能量！這就是“高能”的由來。

舉個不太恰當的例子，大家品個意思就行：如果有一天，大夥撿到外星高等文明不慎遺落的UFO，得趕緊研究以便山寨造福人類對不。怎麼上手呢？如果是普通群眾，常規做法是，開啟艙門，然後，看。而高能物理學家告訴你，神秘科技哪是你肉眼凡胎能看清的？看我們表演；加速兩隻UFO，讓它們對撞！如果飛出個方向盤，就認為UFO裡有方向盤，飛出一套沙發，就認為UFO裡有沙發。然後，飛不出更多東西了，就提高UFO速度，再撞，結果又飛出一個輪子，就認為UFO裡有輪子。然後把結果記錄下來，論文素材妥妥的。

起初大家撞的很開心，撞出一個新粒子，換一個諾貝爾獎。後來撞來撞去也飛不出新東西了，怎麼辦？高能物理學家說，瞎啊，早告訴過你們套路啦，當然是再加快速度啊，把UFO加速到接近光速，說不定能撞出變速箱呢。於是就需“超大型對撞機”。超大型的同義詞就是燒錢，燒很多很多的錢。

標準例子模型

物理學的終極目標統一教義，如果比作一場考試的話，這麼多年來，大家也老老實實地上交了無數答案，量子幫的同學們就提出過許多的粒子模型。其中，答案目前最令人信服的就是我們的老楊。

“粒子是個什麼玩意兒”這個近乎哲學的問題，楊振寧交出來的堪稱標準答案！科學界說法是建立了標準模型，這套模型統一了強力、弱力、電磁力，唯獨缺了引力。用人話講是：按照老楊的推理，這臺UFO是由機翼、引擎、起落架、油箱等等組成的，然後透過電路相互聯絡，湊齊這些零件，大家就可以原地起飛。然後，眾人紛紛沿著老楊的套路往下走，找到了機翼，得諾獎！找到了油箱，得諾獎！老楊由此在群眾中確立了崇高的威望，隱隱有封神之勢。

江湖一向難得平靜，量子幫獨領風騷這麼久，愛因斯坦的相對論派早看不順眼了。美籍華人數學家丘成桐（就是大力呼籲中國燒錢上對撞機的那位），覺得老楊們太敷衍，光折騰“粒子是個什麼玩意兒”太LOW，於是個自己挑了個更生猛的命題：“宇宙是個什麼玩意兒”。然後上交答案——“超弦理論”。透過更高的維度概念的引入，把引力也整合量子場論，在數學上把四大力統一了，乍一看結構巧妙，深得前輩高人精髓，簡直就是專為物理學家準備的完美夢中情人。不過……畢竟是夢中，現實證據一個沒有！

為了把完美夢中情人扶正，就需要對撞機撞出個“超對稱粒子”，幫助超弦理論從單純的數學模型變成實質的物理定律。老王們到處宣傳，無論機翼還是油箱，UFO本質上全是由錢堆成的，只要速度再提高就能把一切都撞成明晃晃的金幣。大家聽我的總沒錯。錢就是萬能的，有錢就可以為所欲為。

LHC以及CEPC

我們的主角——高能物理的閱卷老師 “大型對撞機”。

答案交上來了，如何判定對錯，目前最權威的閱卷老師就是他了。老師怎麼幹活的呢？高能物理不是要撞嗎，老師就是來撞給你看的。都閃開，答案放下來，撞一撞就可以打分。

粒子通常帶電，所以用電場加速，用磁場控制方向，但粒子對撞並不是手槍對射那麼輕鬆，過程中需要對粒子流進行操作。想要存放接近光速的粒子，只能讓它們繞圈，不然你就是把管道修到月球上，也放不了2秒鐘。要讓近光速的粒子拐彎，你想想，得多大的磁場？速度越快，拐彎越難，所以圈也就越大。

當對撞機能量為10億ev時，撞出了輪子，驗證了老楊的理論；沒撞出金幣，無法驗證老王們的理論。老王們說，再造一臺十倍能量的對撞機，超弦理論就能驗證，有錢就可以隨便花。

當對撞機能量為100億ev時，撞出了變速箱，驗證了老楊的理論；沒撞出金幣，無法驗證老王們的理論。老王們說，再造一臺十倍能量的對撞機，超弦理論就能驗證，有錢就可以隨便花。

……

然後，一直造到了10萬億ev，撞出一堆反光鏡、擋風玻璃、手剎什麼的，依然只驗證了老楊的理論，依然無法驗證老王們的理論。老王們說，再造超超超大型對撞機，有錢就可以隨便花。

貓先生再多說一句，完美的數學模型不一定就是真理。老楊在物理發展上的眼光一直相當犀利，在這件事情上，他的堅持更需要的是勇氣。

至於對撞機是否是唯一出路？在前沿物理，人類那點知識比鑽木取火時的古人好不了多少，誰也不知道哇！