“大型強子對撞機”(Large Hadron Collider,簡稱“LHC”)是粒子物理科學家們為了探尋新的粒子、以及微觀量化粒子而建造的機制設備,歐洲大型強子對撞機是迄今為止最大、能量最高的粒子加速器,它坐落於日內瓦附近的侏羅山下100米深、總長為17英里(含環形隧道)的隧道中。2008年9月10日,前任的項目負責人林恩.埃文斯親自啟動了歐洲大型強子對撞機的首次測試,意味著人類步入高能物理研究的新時代。當大型強子對撞機在2010年開始收集數據時,粒子物理學家們曾希望,除了希格斯玻色子之外,它還能爆發出其他的新粒子,且打破其與標準模型長達數十年的僵局,不過,它並沒製造出新粒子。近日,歐洲粒子物理學家們發佈了新型大強子對撞機的設計方案,它將應用於精確研究希格斯玻色子之間如何相互作用,還有益於暗物質、反物質的相關研究工作。
(LHC)
歐洲粒子物理實驗室(簡稱“CERN”)發佈的報告中,呼籲建造一個周長為100公里的巨型粒子加速器,用以詳細的研究希格斯玻色子,研究人員將這一臺新型大強子對撞機稱為“未來環形對撞機”(簡稱“FCC”),預計它會花費90億歐元。若未來環形對撞機的建造計劃順利實施和建成的話,則歐洲大強子對撞機關閉之後,於2040年左右開始運行。
據《科學》雜誌介紹,歐洲大強子對撞機把質子加速對撞、以產生極高能量的碰撞,相對而言,設計方案中的未來環形對撞機以歐洲大強子對撞機1/35的能量,將電子粉碎成它的反物質對應物——正電子。電子和正電子的碰撞仍可產生希格斯玻色子,但二者的碰撞比質子的碰撞更乾淨、更容易分析——因為質子是“夸克”和“膠子”等等粒子組成的雜合物體。
(LHC)
未來環形對撞機會搜尋和比較希格斯玻色子的衰變方式和標準模型預測之間的差異,尋找粒子物理學家們現有的標準模型之外的物理學線索,它還可能是另一種未來質子對撞機的基石,這一未來質子對撞機的能量可達歐洲大強子對撞機的7倍以上,故而有望爆發和產生新粒子。據歐洲粒子物理實驗室透露,這一未來質子對撞機會花費150億歐元,於2050年之後投入運行。
不過,歐洲的粒子物理學家們正面臨著激烈的競爭,日本的粒子物理學家們希望建造一個20公里長的直線對撞機,它也可以碰撞電子和正電子、進而產生希格斯玻色子,中國的高能物理研究所也籌備著一個兩倍於歐洲大強子對撞機的環形粒子對撞機,其周長可達52公里、對撞能量高達70 TeV,耗資30億美元,預計2028年投入使用。
(LHC)
小考題:你認為“未來環形對撞機”能否建成?歐洲的各個國家會為粒子物理學家們的計劃掏腰包麼?歡迎你留言討論。
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