荷电粒子加速器对人类有哪些实际好处?大对撞机是什么?

没用过对撞机,但毕竟是物理专业毕业的,所以我也了解对撞机的原理,接触过类似的设备。这里我分原理、目的和用途三个部分来回答您前面的问题,后面的问题单独回答。我尽量通俗解释,您耐心看看。fe70c7b2695b

一、大型对撞机的原理

粒子加速器(particle accelerator)全名为“荷电粒子加速器”,是使带电粒子在高真空场中受磁场力控制、电场力加速而达到高能量的特种电磁、高真空装置。是人为地提供各种高能粒子束或辐射线的现代化装备。

其实大型对撞机和小型对撞机在原理上并没有什么不同,都是一种依靠电磁场给粒子提供动能的加速器,可以看做是弹弓或者是枪炮,但发射出去的是微观粒子。从结构上来说,主要有回旋粒子加速器、直线加速器和环形加速器。

随着粒子速度的提高,狭义相对论效应明显,轨道设计难度不断增加,所以,高能粒子加速器多采用直线加速器方案,为了进一步提高能量,大型对撞机主要采用环形结构,比如LHC。dc5f3949e987

二、为什么要建加速器

这是为了“砸碎”粒子来探测粒子内部更细微的结构。就像我们中学做实验,为了看清青蛙的内部结构我们可以用手术刀来解剖,然后用放大镜或者是显微镜来看。

在大学,我们研究金相,也是把金属切割成小薄片,然后放到显微镜下。那么对于很小的微观粒子来说,加速器其实就是物理学家的“手术刀”,通过这把刀来剖开粒子,查看其内部。

随着探测的粒子越来越小,需要克服粒子的能量就越来越高,就需要更高能量的加速器才能砸碎粒子,打开其微观结构。所以随着研究的深入,加速器的能量级别越造越高。17c9b67634ed

三、加速器的主要用途

高能粒子加速器的主要用途是用于理论物理中的基本粒子模型的验证。大家都知道,物理学的研究方法包括,归纳(收集客观现象、整理实验数据)、推理(提出理论描述)、预言(根据理论预言物理行为)、实验验证(对预言的物理行为进行探索,判断推理是否正确)。

高能粒子加速器主要是为了验证理论物理所提出的标准模型。从目前的实验结果上看,标准模型得到了非常好的验证,理论预言和实验检测高度一致。这也是为什么说,标准模型牢不可破的原因。cba8c9822b14

四、负责任地说,大型对撞机对民众毫无用处

是谁一直想建大型粒子对撞机呢?我们随便搜索一下都会看到一堆熟悉的人名,他们是研究啥的?都是研究超弦理论或者是相关数学工具的大神。

说到超弦理论,可能知道的人不多,但是我提几个名词大家一定知道,多维空间,多重宇宙。如果说广义相对论开了一个从几何原理开辟物理定律的先河的话,那么杨振宁的规范场论走的也是相同的路子。

从弦论诞生的历史过程来看,路数也差不多。唯一不同的是,广义相对论和规范场论都给出了理论预言,并且得到了实验物理的严格验证,所以它们都被认为是正确的科学理论。而超弦,不论怎么花哨,数以万计的论文,提出来的东西还是几十年前的东西,没有任何实验证据能够证明其正确性。

不管怎么说,花几百亿去建立一个用于检测在宇宙极端情况下才有可能发生的情况的东西,对我们的日常生活不会有任何改变。退一万步来说,即使这个加速器产生了新的理论成果,也不会对我们的生活造成任何影响。

这是因为,我们生活的环境不是宇宙的极端条件。同时,我们人类的科学其实才刚起步,技术上需要提高的地方还很多,我们已经有很多可以用于改善人类生活甚至是改变人类生存方式的理论需要去应用落实。这个时候,选择投入巨量资金,让科学“大跃进”,时机不对。59ca4c3e48aa

结束语

大型对撞机就是能量更高的粒子加速器,通过粒子更高的运动速度,来“敲”开粒子,研究粒子微观结构的实验工具。LHC发现了希格斯粒子之后,其使命基本完成。而对于超弦教鼓吹的建立更大型的粒子加速器,除了花钱,并不会对我们的生活造成什么促进,相反会因为资源的消耗,影响民生。目前,并不是烧钱建这么个东西的时机,还有更重要的事情等着钱用。

小伙伴们,关于这个话题,你们怎么看呢?

© 版权声明
THE END
喜欢就支持以下吧
点赞0
评论 抢沙发