粒子磁场中的洛伦兹力不能加速粒子,只有电场才能加速粒子。粒子对撞机的主要作用是加速两股粒子流以接近光速的速度碰撞。粒子在高能下碰撞分裂,产生人类未知的物质形态,从而研究宇宙万物的起源。这个装置可以进行质子、电子等基本粒子的碰撞实验。为了获得超高速粒子流,粒子对撞机通常使用环形超强磁场来加速粒子。要达到光速,环形磁场必须长达数百公里,才能将粒子加速到实验速度。粒子对撞机环形磁场中的高强度电流产生的磁场势必会影响周围环境和人类的正常生活环境。因此,为了避免对环境的破坏,环形磁场必须建在地下数百米处,这就导致了巨大的工程和极其昂贵的建设成本。欧洲粒子对撞机建成后,在对撞实验中发现了希格斯粒子,即“上帝粒子”。最近有消息说发现了两种新粒子,说明对撞机只是高能物理研究的实验装置。至于中国要不要建粒子对撞机,还要充分论证。首先是国内是否有顶尖的物理学家能够完成相关实验,在量子物理领域做出成绩;其次,碰撞实验能否帮助国民经济的发展,开发对环境影响不大的新能源;再次,建设项目能否推动相关领域的技术进步,使中国在航空、材料等领域突飞猛进;第四,中国是否有足够的闲钱用于对撞机的奢侈消费。

日本停建粒子对撞机,对科学研究有何影响?

031答:没有影响,粒子对撞机有其他国家建设。啥是粒子对撞机?我国古代的哲学家庄子提出了“一日之棰,日取其半,万世不竭”,然后我们来对这个一尺的东西每天取一半,取到最后遇见质子,电子,夸克和轻子这些东东,它们太小了,我们取不出来,怎么办?人类就发明了一个牛逼的取一半技术(当然了这里的一半并不是标准的一半):造一个机器,这个机器可以把那些微小粒子不断加速到接近光速,然后让这些粒子迎面相撞,就炸出了很多碎片,研究这些碎片,就知道这些微小粒子的组成了,

这个机器就是粒子对撞机,也可以比喻为一个“超强显微镜”。对科学研究何用?寻找暗物质相关粒子,反物质、重夸克、其他色夸克研各个粒子的相互作用和性质研究高维度空间和宇宙大爆炸的相关理论自然界中粒子是否有相对应的超对称粒子存在着?重力和其他三个基本作用力(电磁力,弱作用力强作用力)相比,为何差了这么多个数量级?为何“物质”与“反物质”是不对称的?早期宇宙中,某些紧密而奇怪物体中存在的夸克-胶子等离子体的性质和属性是怎样的?标准模型中的希格斯机制是真实的吗?如果是真实的,希格斯粒子一共有多少种,质量分别是多少?宇宙有96%的质能【无法观测到的暗物质与暗能量】,它们的组成到底是什么?当然,不仅是这些高大上的研究方向,粒子对撞机很多成果也会对医疗,生物,其他民用领域有帮助和促进意义,

基本粒子极其微小,为什么粒子对撞机往往特别巨大?有必要吗?

粒子物理学(高能物理学)是研究粒子的结构以及粒子间相互作用的一个物理学分支,这是非常基础的研究。研究粒子的结构及相互作用往往需要把粒子打开,打开的方法是让高速的粒子撞击物体或让两个高速的粒子迎头相撞,要使粒子获得较大的速度或能量主要要两种方法,一是靠天吃饭,获取来自宇宙中的高能粒子;二是自己动手解决温饱,用粒子加速器对粒子进行加速。

对撞机是目前非常重要的粒子加速器,是将两束粒子加速到非常高的能量后使粒子迎头相撞,对撞机主要分两种,一种是正反粒子对撞机;另一种是直线对撞机。不论是哪种对撞机,目前只有建造得足够大才有希望做出比较有价值的成果,目前世界上最大的对撞机是欧洲核子研究中心的大型强子对撞机LHC,其周长达到了27千米。杨振宁和王贻芳等人争论的要不要建造的超大型对撞机CEPC-SppC,周长达100千米,

这么大的对撞机居然是用来研究非常微小的亚原子粒子的,这个景象好像有点滑稽。为什么会是这样呢?其实环形对撞机是从回旋加速器基础上逐步发展出来的,回旋加速器是由美国物理学家劳伦斯发明,劳伦斯还因此得到了诺贝尔物理学奖。劳伦斯最早发明的回旋加速器很小,可以直接握在手中,对粒子进行加速时有一个规律,加速器的半径越大、磁场越强,加速后粒子获得的动能也就越大。

要更好地进行研究,就需要有更高能量的粒子,粒子物理学家对更高能量的追求几乎是无止境的,于是加速器越造越大,能量也越来越高。粒子在磁场中受到的洛伦兹力不能对粒子进行加速,只有电场才能对粒子加速,如果用直线加速器对粒子进行加速,粒子在轨道上只能加速一次,加速通道越长,粒子就越容易达到更高的能量。这样直线加速器也要建得比较长,目前长度一般要在1千米以上,

如果建造一个环形加速器,粒子可以在电场中加速,然后返回电场再次加速。一个粒子加速到的能量越大,它就越需要折回。因此,能量越高,加速器的半径越大。对撞机虽然造好了,但是加速粒子的能量和宇宙中的一些高能粒子是没法比的,往往有几个数量级的差距。但是,与依赖天空的宇宙射线相比,加速器不依赖天空,加速器可以提供更高的电流强度。


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