09.11 粒子對撞機-撞出一片新領域

對撞機是產生新的高能粒子並對它們進行探測的利器。當然了,尋找新粒子不止對撞機這一種儀器。

粒子對撞機-撞出一片新領域

例如對中微子的尋找:中微子是20世紀初就被預言可能存在的一種新基本粒子,但是由於它體積很小、不帶電,自旋為1/2,質量非常輕(有的小於電子的百萬分之一),以接近光速運動,與其他物質的相互作用十分微弱,因此可自由穿過任何常見物質,號稱宇宙間的“隱身人”。科學界從預言它的存在到發現它,用了20多年的時間。而發現中微子的儀器就是粒子探測器,並不是對撞機。且在2013年,科學家們利用埋在南極冰下的粒子探測器,首次捕捉到源自太陽系外的高能中微子。

粒子對撞機-撞出一片新領域

既然其它手段也可以捕捉新粒子,那麼為什麼還要用對撞機呢?特別是一些大型對撞機。

這是因為對撞機相比於其它捕捉手段,更直接、且更容易發現新粒子。我們都知道,粒子是由膠子和夸克組成,這些夸克和膠子不能分離開來單獨存在。所以,如果使用大型對撞機使一些高能粒子,比如正負電子相互撞擊,就有可能把這些電子“撞碎”,“碎片”就是“夸克和膠子”。然後這些“碎片”瞬間再次組裝起來,在組裝的過程中,這些“碎片”就可能會採取不同的組裝方式形成新的粒子。這樣,我們就有很大機會發現新粒子了。目前世界上最大的大型強子對撞機對撞機已經發現了‘希格斯粒子的存在,升級後發現‘夸克奇異重子’五種夸克的‘味變’集合體存在。

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所以,說白了大型對撞機就是為了讓這些看似不可分割的粒子“撞碎”,然後再次從新組裝形成新粒子。就是因為大型對撞機要供給粒子超大的能量,所以建造這種儀器也十分費時費力費錢,且還不一定有新粒子發現。所以楊振寧院士在前兩年說我國目前還不適合建超大對撞機。

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