强子对撞机,大型强子对撞机有什么用?
大型对撞机其主要作用是积累并加速相继由前级加速器注入的两束粒子流,到一定束流强度及一定能量时使其在相向运动状态下进行对撞,以产生足够高的相互作用反应率,从而便于测量。
对撞机是测量高能粒子实验的仪器,目的是要发现‘新物理-新粒子’,包括场能效粒子-超对称粒子-超额维度量子等。
同时对撞机也是一种‘粒子机制’的规律,是超出‘粒子标准模型’以外的新物理-新粒子探索,并自然界在存在着‘正负电子对撞机体’和‘中子与电子的非常规耦合’体制机制。所以对撞机在高能粒子物理-凝聚态-粒子天体物理有很重要的建造意义。
强子碰撞机是干什么用的?
猫先僧来讲讲吧。
首先介绍一下粒子对撞机。可以说相当科幻的造型了吧。回归正题吧。归根到底,物理界是搞啥的呢?标准回答:研究世界的根本啊。把物质的基本构成弄个清楚明白,大家就可以随意塑造新物质了,到时点石成金也不是问题啦,那还不发达。
那么,怎么研究,打个比方,研究一辆车子,吃瓜群众就是去看呗,山寨还不简单,拆开来,仔细看,这个是轮子这个是变速箱这个是发动机,来来来,开模具吧,一阵捣鼓,保时泰来了!可基础物理学呢,哦,不存在所谓的看啊,你特么也看不到啊!怎么办?撞呗!
嗯,把要观察的粒子加速,然后狠狠的去撞!看撞出来有什么。有轮子,哦,汽车有轮子。有变速箱,哦,汽车有变速箱。啊?你说你推算还有手刹,现在撞不出来啊,怎么办?加快粒子的速度呗!加速到接近光速,把反光镜都给你撞出来。然后大家就心满意足的去领诺奖啦。没错,这几十年,按照老杨的标准粒子场论,大家愉快的撞击玩耍,诺奖拿到手软,老杨们也很高兴呢。
有好事的童鞋就发问了,这样搞,烧了几十亿,大家还是闹不明白你们干啥啊?这个嘛,流量担当还是留个宝强被绿乃亮出轨吧。基础物理跟吃瓜群众不是一个纬度的人呐。这么说吧,自己把十年前的手机拿出来对比一下现在手上的手机,看看配置和价钱,有什么不同,那就是这个碰撞的余温效应了,更快更小更便宜的芯片就是这样慢慢摸出来的。
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强子对撞机发明者?
林恩·埃文斯(Lyn Evans),欧洲大型强子对撞机的领导者。
欧洲强子对撞机是不是让粒子相撞改变内部弦的运动而产生新粒子?
从分析粒子反应式可知,所有的大粒子都是正反兀粒子组成的。而正反质子对撞,正质子是两个正π粒子组成,反质子是两个反兀粒子组成。许多正反质子对撞又会形成许多正反兀粒子和其内部成分: 轻子,即电子,中微子,光子,正反质子和轻子再组合成其他粒子。可知,任何你所设想的粒子都可能出现,虽然几率极小。
但是应强调,正是由于上述原因,其个粒子在对撞机中偶然出现,並不能等同于在实际的粒子作用空间中它也同样存在,不同的空间和条件。如果就是这样认为,就会出现理论误判。
那么质量会不会变得接近无穷大?
答:不会,因为粒子的质量实在太小,大型强子对撞机的加速能力非常有限,在接近光速时加速非常困难!
比如欧洲大型强子对撞机(LHC),可以把单个质子加速到99.999999%c,这个速度已经非常接近光速了,根据狭义相对论质增方程,可以得知洛伦兹因子γ:
γ=7071;
也就是质子的质量,增加到静止质量的7071倍,这个相对论效应已经非常明显;但是质子的静止质量m0:
m0=1.67×10^(-27)kg;
增加7071倍,也就:
m=7071*m0=1.18×10^(-23)kg;
与宏观物质比起来,简直微不足道,更不用说和质量无穷比较!
质子的电荷是一定的,强子对撞机给质子加速是利用电场,质子增加的速度,取决于电场强度和质子的质荷比(质量/电荷),其关系为:
(1)电场越强,质子获得的速度越高;
(2)质子穿过固定电场获得的能量是一定的,所以质荷比越高,速度增加越困难;
当速度接近光速时,质子的质荷比增加;这也导致大型强子对撞机,给粒子加速是有极限的,速度不可能无限地增加,所以粒子的相对论质量增加也非常有限!
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