大型强子对撞机真的能将粒子加速到接近光速吗?有何意义?

地理那些事


可以接近光速,但是无法到达光速。其意义主要在于基础物理的研究。

关于大型强子对撞机的情况我们可以参考欧洲大型强子对撞机,它是目前世界上能量最大的粒子加速器,可以为质子提供7兆兆电子伏特的能量,质子在加速环中的速度可以达到光速的99.9999991%,一秒钟绕周长为27公里的加速器转11245圈,虽然看似这个速度只和光速差0.0000009%,但是这个微小的差距确实一个永远无法逾越的鸿沟,根据爱因斯坦的相对论我们知道,任何有静止质量的物质都是无法达到光速的,质子虽然微小,但是它也是有静止质量的,大约为1.6726231 × 10^-27 kg。

当质子的速度达到99.9999991%光速时,其质量会有一定的增加,我们可以通过狭义相对论的质速关系公式简单计算一下,在达到99.9999991%光速时质子的质量大约是1.246682234666× 10^-19kg,这已经增加了8个数量级,但是若要再将速度提高0.0000009%倍光速,哪怕整个宇宙的能量都加上也是不够用的。

为什么需要如此快的速度呢?这其实也是建造对撞机的意义。对撞机可以将两束质子分别加速到7万亿电子伏特的极高能量状态,使其对撞能量达到14万亿电子伏特,这种极高的能量密度状态和宇宙大爆炸之初的状态非常相似,质子在这种速度下碰撞会“粉身碎骨”,更微观的结构与物质可以呈现在科学家面前,通过研究这个过程科学家可以了解宇宙与物质的本质问题,包括质量的本质、暗物质、宇宙起源、反物质、额外维度等问题。

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漫步的小豆子


说到“中国建立‘高能电子对撞机‘”这一话题就不能回避一个关键人物:王贻芳,他是中国科学院院士、中国科学院高能物理所所长,是首位获得“基础物理学突破奖”的中国科学家,也是呼吁在“中国建立‘高能电子对撞机‘”的第一人。凡是要想牙缝里蹦出半个不字的人都先量称量称量自己的个子够不够得着人家。而且方案都已经批下来了,经费也到位了。再讨论有啥意思呢?

所以,在这儿暂不说建不建,只说能否达到光速和有没有用。

结论是:电子对撞机多高能也不能!

1. 人家院士都对媒体说了,分两步走,第一步先建电子对撞机,第二步再建质子对撞机。这个方案得到欧核中心的赞赏(我有点晕,中国建设方案怎么会需要欧核中心赞同?而且还成为建设方案“第三方认证”理由之一?)。赞同我们建设方案的欧核中心自己的高能电子对撞机,加速电子速度是光速的99.99999%,现在在建质子对撞机,也就在后面再添n个9,还是没达到光速。

2. 经费啊经费! 我们很有闲钱吗?200亿美元基建费?够第一期么?设备费要多少?其中多少需要进口?国产设备占比多少?拉动国内高端设备制造?到底是拉动国内企业还是拉动欧美企业?(说不得呀,哥哥!)接下来,开办费,运营费,能耗支撑(要建专用核电厂?)应该要多少?环境维护怎么办?一年开机运行几天?不开机时的占有能源冗余如何处理?欧核中心每年经费是多少?而且,打出来新的粒子便罢,打不出全新的基本粒子,就迈第二步,再建一个质子对撞机。(老大,还要钱?咱们想好了吗?)基础科研嘛,不要跟我谈钱,太俗了!打出来了,我就去拿诺贝尔奖,你们也光荣光荣。什么叫“基础科学”?就是:要有基础,讲究科学。想想脱贫,想想希望小学,想想航母,想想导弹,想想核武器储备量,科学评估一下自己立足的基础。

3. 趋近光速有啥用?有用吗?基础科学研究嘛,讲的是基础,懂不懂?讲基础就别考虑应用,懂不懂?

“现在高能物理还剩10年窗口期,在这个时间里,发现新粒子的概率很高(请记住“10年”)。”

我国CEPC(环形电子高能对撞机)预计在2030年建成(记住:今年是2019年,还没建成,窗口期就关窗了)。是“建成”,不是“运行”。

我们现在要培养大批基础科学人才,这个过程大概要20年。(从现在起,到培养出您认为合格的“基础科学家”这段时间谁是研究主体团队?国际科研团队?团队没问题,成果归谁是问题。)

一个无可奈何的家长,花200亿美元(以后再追加的不算)仅仅为了给一个被宠坏的任性的独生子,买一个十分危险,毫无用处的玩具。


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大型粒子对装机确实能够将粒子加速到接近光速,以欧盟的“大型强子对撞机”为例,该对撞机可以把粒子加速到光速的99.9999991%,也就是说已经非常接近光速了。

那粒子对撞机的意义在什么地方呢?

这要从粒子物理学说起,粒子物理学是为了搞清楚粒子到底是啥?粒子能不能再分了?而这些粒子包括:电子、质子、介子等等,目前已经发现几百种粒子。

要弄清楚这些粒子的结构,无法直接用肉眼看,那怎么办呢?加速以后,狠狠的对撞,对撞机也就起这么个作用,加速粒子,使其对撞。

举个例子,把一个粒子看成一辆汽车,如果想研究汽车的构成,但是又没法打开来看,怎么办?让两辆车加速对撞,飞出一个轮子来,就说明汽车中有轮子。飞出一个发动机来,就说明汽车有发动机。不断的加速汽车,知道撞不出新东西来为止。

所以以前只要撞出一个新粒子来,基本就是一个诺贝尔奖。


liwenhoho


大型强子对撞机是目前最强大的粒子加速器,它是在回旋加速器基础上逐步发展出来的。“加速器”这个概念是从历史上沿用下来的,劳伦斯最早发明的回旋加速器可以直接用一只手握住,早期这样的加速器能量都非常低,对粒子提供能量后粒子的速度就能明显的增加,故名加速器。当粒子的速度逐渐增大到接近光速时,相对论效应就会明显的表现出来。按照狭义相对论,物体的速度只能无限接近光速而不能达到光速。相对论对粒子的速度有所限制,却没有限制粒子的质量或能量,只要有足够的能量提供给粒子,粒子的质量或者能量就会明显的增加,而速度在接近光速后就不会明显的增加。

现在粒子物理实验、重离子实验中用的加速器能量都非常高,粒子物理学家早已不关心这样的加速器能够将粒子加速到光速的百分之99的小数点后有多少个9了,而是关心加速器的能量是多少,或者能够将粒子加速到其静止质量的多少倍。所以“加速器”这个名字已经不太适合现在的加速器,更合适的名字应该是“加质器”或者“加能器”。因为为粒子提供能量后显著增加的已经不是粒子的速度,而是质量或者能量。

原子核是由核子(质子和中子)组成的,核子之间有结合能,要打开原子核需要用足够高能量的粒子去轰击原子核。核子又是由夸克组成的,要分离出独立的夸克,按理说也应该有足够高的能量。将粒子加速到非常高的能量,就是想借助粒子的能量打开粒子,看看在更微观的层面上粒子是否还有结构;看看粒子是怎样转化的以及转化时遵循什么规律。更高的能量就意味着更容易探测到更加基本层面的规律,所以提高粒子加速器的能量是粒子物理学家们的不懈追求。


刁博


2019年5月5日开放;5月新月将于5月4日下午3:46开放。大天使阿里尔被认为是鸽子。这是Facebook上的门户开放文章.赫兹频率过去是7.83赫兹,现在达到150赫兹或更高。我们正被非常高频率的能量所改变。有些人很难适应这种高能量,他们最终会生气或失控,并对其他人进行猛烈抨击。有些人心脏病发作是因为他们的心脏被这种能量打开了。7.83赫兹能量被认为是地球母亲的心跳。我们以前经常在那个频率上产生共鸣。现在我们正在学习以更高的频率共振。我们正在改变,地球母亲也在改变。


宇宙导游


加速都用电场,若电场的速度是光速,也就永远只能逼近光速,就如兔子拉车车速不可能超过兔速同理。但若兔子在运动火车上同向拉车在地面上测量则兔拉的车速可以超过兔速的。所以光速决不是上限!说光速是速度的上限就是瞎扯蛋蛋!


绿水青山48936175


要看多大能量的对撞机。可以无限接近光速,不过那台加速器也不知道太阳系放不放得下。原理就好像两把内部不可见的玻璃球,相对撞击。扔的力气越大,玻璃球会碎的越彻底。然后查看碎片里有没有没见过的东西。

为什么造这个源于人类对于世界的好奇心,想看透物质的最小组成。

至于有什么实际应用,现在已知的最小粒子是夸克,尺寸小于0.7fm,10的负18次方米,而人类还不能熟练操控纳米级(10的负9次方米)物质。所以要想有什么实际应用,也许百年之内绝无可能。


xysword


我相信政府能做出合理的决定。所谓不在其位不谋其政。我是老百姓,我只知道相信政府!我和国家永远站在一起


可以没有命不能没尊严


主要说一下意义,人类现在的很多科技在某种意义上来说就是基础科学发展过程中的洐生品。而高能物理的猜想与验证就属于基础科学的范筹。


驶往春天的永久自行车


加速撞起来能量大一点

更有机会撞碎

碎了就有机会看见更小的粒子,进而研究它们的运动规律。发明更强大的武器,用上更强大的能源


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