中國欲建正負電子對撞機,楊振寧為何極力反對?

2020-12-25 奇點使者

引言:隨著中國人民的努力奮鬥,中國在各個領域都開始追趕世界的發達國家。近幾年來,中國科學院高能物理研究院的院士們一直在申請建造CEPC(全程正負電子對撞機),追趕西方國家在這方面的進度,而楊振寧先生卻表示極力反對。

正負電子對撞機其實是一種加速微觀粒子的機器。我們知道,電子這種微觀粒子是帶有電性的。如果我們將一個電子放入一個電場中,那麼它就會往電場的反方向運動。電子受到的力,與電場的強度成正比。我們對電場的電子進行受力分析,電子僅僅受到一個電場力。根據牛頓的第二定律,這個粒子會受到一個與電場力相同方向的加速度。電場的強度越大,加速度就越大。所以,如果我們想要將一個粒子加速到一定的速度,除了增加電場的強度以外,還能夠增加電場的距離了。

但是由於場地以及建造成本的限制,電場的建造長度不可能無限地延伸。這時候,人們就開始往環形的粒子加速器發展了。根據洛倫茲力的定義,通電的導體在磁場中會受到一個水平偏轉的力,開始做圓周運動。但是粒子的速度是在不斷地增加的,所以加速粒子所做的圓周運功半徑會不斷地增加,運動軌跡就像蝸牛殼的紋路一樣。這樣一來,科學家們可以在一個環形加速器的中心開始加速粒子,當粒子的速度滿足加速器外殼的半徑時,粒子就會被導出。這種粒子加速器也被稱為回旋加速器。

那麼這種回旋加速器又有什麼用呢?1803年,一位名為道爾頓的英國物理學家發現,物質的最小基本組成單位是原子。這項發現,解決了人類一直以來的困惑。無論是哲學家還是物理學家,過去一直就在研究物質的本質是什麼。然而,科學家們並不滿足於此。他們想要研究的,是原子又是由什麼構成的呢?原子的半徑只有人類頭髮絲的五十萬分之一,而且原子內部還有強大的原子結合力在支撐著,想要打開原子的外殼,並沒有那麼容易。於是科學家們就想到,利用加速過的電子撞擊原子,說不定就可以敲開原子的大門。

於是,盧瑟福利用阿爾法粒子轟擊金箔,終於發現了原子的內部還有一個原子核。那麼,原子核的內部又是什麼呢?利用相同的方法,科學家們又發現原子核是由中子與質子構成的。而中子與中子又是由夸克構成。當我們回顧中學的知識時,我們會知道原子的質量大部分都集中在原子核的身上,原子核的質量又集中在質子與中子的身上。然而,質子與中子的質量並不再集中在夸克的身上了。根據科學家的研究,中子與質子中存在希格斯粒子,質子與中子是因為希格斯場的存在而產生了質量。

中國想要製造正負電子對撞機,就是為了通過不斷的粒子撞擊,獲得希格斯粒子,敲開宇宙起源的大門。而楊老先生之所以反對,是因為建造正負電子對撞機的風險實在是太高了。粒子之間的對撞,只有百億分之一的概率會出現希格斯粒子。而正負電子對撞機的建造成本則是上千億的。花費大量老百姓的錢來冒這個險,楊振寧先生認為不值得。

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