大型強子對撞機,中國也在製造,但為何說它就是個「黑洞」?下

2020-12-03 小許愛學習

為什麼叫「強子對撞機」?是因為通常是拿質子來對撞的;中子因為不帶電,所以沒法用電磁力加速。不過也有拿原子來對撞的,比如希格斯玻色子的發現就是用鉛離子,也就是電離的鉛原子,它比質子更大更重,可以研究的原材料更多。

夸克

其實利用強子對撞進行研究,這個想法來源於20世紀中期,當時的科學家們在宇宙射線裡探測到了許多新的粒子,這些粒子並沒有在理論中被預言,因此被稱為「奇異粒子」。

但由於宇宙射線有許多不可控的因素,所以為了更方便地去研究,人們才想到了自己來製造離子加速器。物理學家們希望通過極高的溫度「這個溫度要比核聚變的高溫還要高得多,差不多相當於多大爆炸之初的溫度」。

在這種高溫下,質子和中子都會融化,從而可以釋放出被膠子束縛的夸克,也就是創造「夸克-膠子等離子體」。然後通過對其膨脹和冷卻過程的研究,觀察它們是如何形成那些最終構成宇宙物質的粒子。

奇異粒子

聽起來是不是很複雜?打個簡單的比喻就是,拿兩個部件相撞,撞成更碎更細小的零件;當這些小零件暴露出來以後,它們又會進行隨機的拼裝,由於拼裝是完全隨機的,只遵循宇宙規律,所以可能拼裝成任何可能存在的東西,包括我們已經發現和沒有發現,比如那些只存在於大爆炸初期的物質。

然後就有一些人擔心了,會不會拼裝出一些危險的東西,比如黑洞什麼的。自從強子對撞機問世以來,就有很多人有這方面的擔心,因為這個還專門成立了一個由中立派科學家組成的安全評估團隊,最後評估結果認為是安全的。

因為根據現有理論,認為即使產生黑洞,那也是極其微小的,會立刻瓦解掉,它根本沒有時間吸收周圍的物質。最後歐洲粒子物理研究所也重新審核了安全報告,並贊成這種觀點,這才有了後來「希子」的發現。

對撞機內部

另外,中國也要建造自己的大型強子對撞機,要建的這個叫「環形正負電子對撞機(CEPC)」。據說目前概念設計已經完成,預研經費也已經到位了,已經進入了預研階段。

通常我們都會認為這肯定是好事,中國作為今後的科技大國,豈能在高能物理上落後。但是也有不少人持反對態度,最具代表性的就是在理論物理方面最有發言權的楊振寧教授了。

CEPC

楊振寧教授可是在物理界拿過諾獎的人,他的理由是:通常建造這種大型對撞機的預估經費是不夠的,後期極有可能還要追加投入,而且建成以後每年還要投入大量的資金用於設備維護等等方面。

所以它就像個資金黑洞,會把大量的科研經費吸進去,從而導致其他科研領域的經費變得捉襟見肘。況且這個東西還並不一定就能帶來什麼突破性發現。所以從我國現階段的國情來看,耗費這麼多資金去建這個東西,更像是賭一把。

楊振寧

兩種觀點各有道理,不知道大家是什麼看法?歡迎大家一起留言討論。

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