新一代粒子加速器將到來,揭秘原子「新世界」,它到底有什麼用?
上學的時候我們學過化學,化學老師告訴我們,組成世界的最小微粒就是原子。原子的力量很大,其中原子核的能量被釋放之後會有很大的危害,但我們只要好好利用是可以幫助我們的,原子核的放射可以讓植物去大量吸收,這樣就能減少對我們人體的傷害。只有善於觀察,及時了解新方法,才能更好地預防。而研究原子,對於我們也是至關重要的。
粒子的觀測
近日,美國能源部的實驗室就已經開始著手建造新一代粒子加速器,準備揭開電子的神秘面紗。這臺粒子加速器也將被應用到電子對撞機項目中。日常生活中的粒子加速器是很常見的,比如電視光管就用得到,另外一部分用於核科學,其餘的則用於化學、物理及生物研究,所以對我們的生產生活都起著非常大的作用。
物理學家盧瑟福在一百年前用α射線轟擊氮原子,元素的人工轉變就此完成,由此越來越多的物理學家認識到,要想認識原子核,必須和粒子進行同步的研究,它們之間是相輔相成的。而美國的電子—離子對撞機項目,就是為了更好地了解原子世界,科學家更是形象地將其稱之為「CT掃描儀」。
膠子與夸克
新一代粒子加速器將粉碎電子和質子,產生清晰的圖像,顯示其中的構成要素:膠子和夸克,這是非常有用的。化學領域有一種叫「夸克禁閉」的現象,所以夸克不能直接被觀測到,或是被某種技術強制分離,它只能在強子裡面找到。所以有了粒子加速器,我們就能清晰地觀察到夸克,對原子世界的研究也就更進一步了。
該項目的資金主要來自美國能源部,預計將提供26億美元的資金,或許還會更多。雖然花費的資金比較多,但科學不僅需要獻身精神,也需要專業知識,所以如果研究人員能夠了解關於原子更多的相關問題,特別是膠子和夸克的有關知識,並且應用到研究中,投資就會獲得極大的回報。
在此之前,美國的上一代粒子加速器RHIC也會在2028年迎來光榮「退役」,完成它的科研使命,也是為了給新一代粒子加速器讓路,新的粒子加速器將在2031年左右開始運營。隨著科技的不斷發展,相信不久的將來,人類對於原子世界的了解也會越來越豐富。