第54章 粒子对撞机

    把质子之类的粒子引入到一根真空管中，通过磁铁来引导它们穿过整个管子，同时把它们推得越来越快。当他们的速度足够快时，在他们的轨迹上放一些东西，然后就会爆炸。

    （气泡室是一种早期的粒子探测器，在气泡室中，不同能量的粒子能够穿透的深度和轨迹不同。）

    仔细观察撞击点，你会发现粒子留下的痕迹非常小。质子和其他亚原子粒子，在宇宙大爆炸的影响下瞬间暴露在各种力和温度之下。

    爆炸形成了一组奇异的元素：正电子、反质子、粒子、陶斯、有魅力又不同寻常的夸克，当然还有玻色子。这些物质作为其他物质的组成成分，环环相套。。。你懂得。

    在早期，这一通道是直线式的，并且这些线性加速器中的粒子会产生类似于金属薄片一般的影响。但粒子的速度越快，碰撞产生的能量就越高。

    结果说明，为了使粒子达到进行某种实验所需的相对速度，需要一根比地球周长更长的管子。

    或许，同光速竞赛是错误的。更好的方式是建立一个轨道，粒子可以在其上转圈，并且始终在金属上设置一个踏板：这就是一个环状的。

    但接下来是最精彩的部分。有了一个线性加速器，你所能期望的最好结果是：一个粒子以光速撞击某物的主题部分，这样的速度对于大体积物体来说是无法达到的。

    但通过巧妙汇成这个环，你可以得到顺时针和逆时针两种粒子流。不要在道路上设置障碍，你只需要引导他们相互靠近，就像在环形路上设置两条方向相反的车道。

    结果：一种以光速的99%运动的粒子向“西”行驶。

    击中了另一个向“东”以光速99%运动的粒子——这样一来就得到了相当于两倍光速的迎面撞击。现在，有一些你在自然界中不经常看到的东西。

    围绕质子的环

    这些环中最大的是大型强子对撞机。

    它已经被建造了30多年，横跨法国和瑞士的边境，长达27公里。真空填充的环（如果有什么东西可以被填满的话）被冷却到高于绝对零度2度的温度。

    用一瓶非常少量的纯氢将质子注入到环中，这些质子被数千个超导电磁力控制在其轨道上。

    这个环的每一段都包含一个频率为400兆赫兹的射频辐射场，辐射场在粒子进入圆环时推动他们，并在之后转换方向，以推动反向前行的粒子，这样这些粒子就能达到99.9999991%的光速。

    环绕着这个圆环的是大小类似于房屋的拱形探测器，上面排列着数百万种令人无法理解的精密仪器，它们可以探测到单个亚原子粒子。

    虽然有成千上万的质子束，而且每一束都可能有一千亿个质子，而且它们被挤进了只有人类毛发一半的宽度，但实际上这些粒子非常小，碰撞的几率非常低——

    可能是每错过5亿次才会产生一次碰撞。但由于它们在环上移动得如此之快（它们每秒圈数超过1.1万次），而且它们的数量如此之多，以至于当光束排列在一起时，平均每秒钟就会有大约十亿次粒子碰撞。

    绝大多数的碰撞产生的粒子都是物理学家已知的，但是每个粒子都有机会产生像希格格（Higgs）这样的稀有粒子，这种粒子和许多粒子一样。

    不是被直接观测到的，而是通过根据其他一些理论上由其衰变产生的稀有粒子而间接推断出来的。

    质子碰撞的力越大，它们产生特定高能粒子的可能性就越大。

    环越大，磁铁和加速的辐射越强，质子就能获得更多的力。

    这就是为什么大型强子对撞机最终可能会被降级为升级到更大型的机器之路上的一个阶段，这个机器大约有100公里长。

    就像科学研究中经常发生的那样，我们学得越多，就感觉自己所知甚少。

    向内探究，对我们的世界是如何统一这一议题最深入的探索似乎没有尽头——

    (本章完)