大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)昨在瑞士、法國(guó)邊境地下100米深處啟動(dòng)有人擔(dān)心“實(shí)驗(yàn)可能毀滅地球”,科學(xué)家解釋“這不可能”
■原理:大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)將高度活躍的質(zhì)子以超快速度撞擊到一起,上演微縮版的“宇宙大爆炸”
■地點(diǎn):位于瑞士、法國(guó)邊境地下100米深的環(huán)形隧道中,隧道全長(zhǎng)26.659公里
■耗資:超過(guò)60億美元,來(lái)自80多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的約7000名科學(xué)家和工程師參與了大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的建設(shè)
■意義:規(guī)模最大的科學(xué)計(jì)劃,英國(guó)物理學(xué)家霍金指出,這次實(shí)驗(yàn)將是物理學(xué)“新黃金時(shí)代”,將揭開(kāi)物質(zhì)和宇宙秘密寶庫(kù)“宇宙大爆炸”時(shí)間表
9月10日9時(shí)38分第一束質(zhì)子束流注入對(duì)撞機(jī)
第一束質(zhì)子束流被注入安裝在地下100米深處27公里長(zhǎng)環(huán)形隧道內(nèi)的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī),逐段調(diào)整并走通對(duì)撞機(jī)的全部8段。當(dāng)?shù)貢r(shí)間10時(shí)25分左右,科研人員宣布第一束質(zhì)子束流貫穿了整個(gè)大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)。
9月10日15時(shí)30分第二束質(zhì)子束流反方向注入對(duì)撞機(jī)
當(dāng)?shù)貢r(shí)間15時(shí)30分,第二束質(zhì)子束流貫穿大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)。據(jù)專(zhuān)家介紹,兩束質(zhì)子束流貫穿大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)并反向平行運(yùn)行后,極其復(fù)雜精密的調(diào)試階段隨后開(kāi)始。
經(jīng)過(guò)若干天調(diào)整兩束質(zhì)子束流實(shí)現(xiàn)對(duì)撞
再經(jīng)過(guò)幾天至幾個(gè)星期的極其復(fù)雜細(xì)致的同步調(diào)整,才可能開(kāi)始實(shí)現(xiàn)兩束質(zhì)子束流的對(duì)撞。參與大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上CMS探測(cè)器建設(shè)的北大教授錢(qián)思進(jìn)說(shuō),如果一切順利,大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)將在年底前實(shí)現(xiàn)兩束各達(dá)5萬(wàn)億電子伏特能量的質(zhì)子束流對(duì)撞,此能量將是以前世界紀(jì)錄的5倍。
明年夏天模擬“宇宙大爆炸”
按計(jì)劃,質(zhì)子束流明年夏天將達(dá)到7萬(wàn)億電子伏特的設(shè)計(jì)能量。此時(shí)這些質(zhì)子和離子已加速至接近光速,對(duì)撞將在極細(xì)微空間爆發(fā)十萬(wàn)倍太陽(yáng)溫度的超級(jí)高溫。這一刻就像宇宙大爆炸之后,釋放大量能量和基本粒子,冷卻后形成組成物質(zhì)的質(zhì)子和中子。
尋寶五大科學(xué)謎團(tuán)待破解
質(zhì)量的起源是什么?
為什么微小粒子擁有質(zhì)量,而其他一些粒子卻沒(méi)有這種“待遇”?對(duì)于這些問(wèn)題,科學(xué)家到現(xiàn)在也沒(méi)有找到一個(gè)確切答案,最有可能的解釋似乎可以在“上帝粒子”希格斯玻色子身上找到。
LHC的重要任務(wù)之一是幫助科學(xué)家尋找標(biāo)準(zhǔn)模型中最后一種未被發(fā)現(xiàn)的基本粒子———希格斯玻色子。假設(shè)出的希格斯玻色子是物質(zhì)的質(zhì)量之源,其他粒子在希格斯玻色子構(gòu)成的“海洋”中游弋,受其作用而產(chǎn)生慣性,最終才有了質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言了62種基本粒子的存在,其他粒子基本都已被實(shí)驗(yàn)證實(shí),唯有希格斯玻色子仍未現(xiàn)身。
96%的宇宙由什么構(gòu)成?
在我們的宇宙中,從小螞蟻到巨大的星系都是由普通粒子構(gòu)成的。這些粒子被統(tǒng)稱(chēng)為物質(zhì),它們構(gòu)成了4%的宇宙。余下的部分據(jù)信由暗物質(zhì)和暗能量構(gòu)成,對(duì)它們進(jìn)行探測(cè)和研究的難度不可想象??茖W(xué)家希望,通過(guò)此次模擬“宇宙大爆炸”來(lái)探尋暗物質(zhì)和暗能量。
為什么找不到反物質(zhì)?
宇宙誕生時(shí),“大爆炸”產(chǎn)生了相同數(shù)量的物質(zhì)和反物質(zhì)。但我們現(xiàn)在所生活的宇宙中,物質(zhì)的孿生兄弟反物質(zhì)卻幾乎消失得無(wú)影無(wú)蹤。為什么大自然不能一碗水端平,平等對(duì)待這對(duì)孿生兄弟呢?科學(xué)家們要探究沒(méi)有反物質(zhì)留下的原因。
宇宙最初是什么樣子?
在最初的宇宙,由于溫度極高加之能量巨大,膠子很難將夸克結(jié)合在一起。也就是說(shuō),這種束縛似乎是在“大爆炸”后的最初幾微秒內(nèi)形成的,此時(shí)的宇宙擁有一個(gè)由夸克和膠子構(gòu)成的非常熾熱而密集的混合物。