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在这些日子里,有些人真的害怕一切都会结束;人们遭受了严重的痛苦,母亲们担心自己孩子的未来,找不到让她们安心的方法。
晚上9点30分,我收到了塞尔吉奥的邮件,他是我在比萨的老朋友,这让我心情愉快。
他告诉我,他一直在关注网络上关于黑洞的讨论,并且他不太相信网上的言论。
他刚吃完他最爱的菜肴:烤香肠。
他大饱口福,喝了不少藏在地窖里的好酒。
他产生了一个可怕的疑问:如果他们说的是真的呢?如果一切在几个小时内就结束了呢?塞尔吉奥知道我在风暴的中心,我可以得到第一手的消息。
他回忆起过去的友谊,向我寻求冷静的建议。
“圭多,如果你有哪怕是丝毫的疑问,请让我知道。
拜托,如果一切都必须结束,我会毫不犹豫地扑向桌子中央那盘仍在**着我的香肠。”
我笑着回答,让他安静地上床睡觉,最重要的是不要丢下香肠。
他将有足够的时间吃他最喜爱的菜肴,或者在接下来的日子里,他会做得更好,想要对他的肝脏好一点。
超级显微镜
一个多世纪以前,卢瑟福勋爵曾证明,通过用氦原子核轰击一片金薄片,可以研究物质最内部的结构。
氦原子核是放射性物质衰变释放出来的,当时被称为α粒子。
卢瑟福巧妙地证明了,金原子有一个非常小的原子核,所有的正电荷都集中在这个原子核里。
这个实验让我们建立了一个今天仍然有效的原子模型(一团电子围绕着原子核运动),为量子力学铺平了道路(经典力学无法解释为什么电子在其运动中不会因辐射而损失能量,并且最终没有落入原子核内),并且这也是使用大型粒子加速器进行现代实验的鼻祖。
从卢瑟福开始,人类开始用越来越高能的发射物来探索物质。
电子和α粒子首先被宇宙射线所取代,宇宙射线是一种来自太空的连续不断的高能粒子流,从四面八方不停地轰击我们。
最终,从20世纪30年代开始,当人们可以在实验室里产生并加速电子束和质子束时,加速器时代拉开了帷幕。
通过将电子、质子或重离子加速到非常高的能量,并使它们相互碰撞,微小的物质碎片的能量和温度就有可能达到在早期宇宙的极端条件。
这样,就有可能在实验室中,在可控的条件下,重现那种大爆炸后大量散布于宇宙中而当下无法生存的粒子生态。
我们也可以把加速器想象成超级显微镜,它可以用我们具备的穿透性最强的辐射—高能质子—扫描物质,以突出微小的细节。
辐射或粒子的能量和波长成反比:能量越高,相应的波长就越短,我们的显微镜分辨率就越好。
只有粒子加速器中的高能电子和质子才有可能将质子的细节可视化,质子的大小是1fm(10-15m),甚至质子的内部组成部分,如夸克,其尺寸小于1am(10-18m)。
即使夸克是复合物质,就像质子一样,它们的结构也可以在未来被探测到。
用拥有足够能量的发射物来探索这些新的基本物质成分的微小尺寸。
因此,粒子加速器可以被视为超级显微镜或时间机器,能够带我们回溯数十亿年前,看到发生在非常遥远时间里的现象,理解在大爆炸之后的瞬间。
它们是已灭绝粒子的工厂,因为它们(通过高能碰撞达到真空的结构)能够使粒子或物质状态在几分之一秒内重现,而这些粒子数十亿年间都不存在于我们的宏观宇宙中,这些物质状态通常只存在于遥远或完全不可触及的角落。
大型强子对撞机,伟大的加速器,是这一研究领域的典范。
宇宙中最冷的地方
建造像大型强子对撞机这样的加速器绝非易事。
当美国的超导超级对撞机项目在1993年被取消时,欧洲核子研究组织最初的热情很快被担忧所取代。
又一次证明鲁比亚之前是对的,但现在没有借口了,我们真的需要建造大型强子对撞机:一台未来主义的机器,成千上万极其复杂的磁铁,具有控制和保护系统的超高强度束流,所有这些都有待发明。
即使是最大胆的专家也会感到血管和手腕颤抖。
疑虑开始蔓延:如果这是我们力所不能及的事情呢?并且如果那些年长的物理学家们是对的,他们当中的一些诺贝尔奖得主会一直微笑着对我们说:“这样的机器绝不会正常运作吧?”
怀疑是有道理的。
要建设新的加速器,与迄今为止所做的一切相比,有必要进行一次质的飞跃。
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