對撞機到底是什么？對撞機有什么價值？

發布時間：2016-09-09 14:53:35

作者:頂城小編編輯:俊采星馳

來源:頂城網

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在引力波、量子衛星之后對撞機成為了新的科學網紅，科學大咖在討論對撞機的價值，要不要建對撞機，但是很多吃瓜群眾肯定都不知道對撞機是什么？對撞機有什么用？下面小編就給您普及一下。

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　　——焦點一：什么是對撞機?

　　從字面上解析，對撞機就是讓某種東西在其中對撞的機器。但“大咖”們近日爭論的對撞機對撞的可不是一般的東西，而是高能物理領域被加速到接近光速的帶電微小粒子。

　　上世紀以來，人類對于物質結構的認知已經從分子、原子、原子核層次，逐步深入到更小的結構單位夸克和輕子。如何對這些愈加微小粒子進行研究，這活兒只能讓對撞機干。

　　“對撞機是人類探索微觀物質世界的‘超強顯微鏡’。科學家要研究的粒子愈微小，選用的對撞機體積就要愈龐大、粒子加速的能級也越高。現代大型加速器的周長可達數十千米，造價在幾十億到幾百億美元不等。”在國內外大型對撞機工作多年的上海應用物理研究所所長趙振堂說。

　　對撞機家族成員眾多。按照對撞粒子的種類分，可分為電子對撞機、質子-質子對撞機、電子-質子對撞機和重離子對撞機等;按照對撞機的形狀分，可分為環形對撞機和直線對撞機。

　　中國科學院物理研究所研究員曹則賢介紹，雖然對撞機的種類各有不同，但對撞機中用于碰撞的兩束粒子一般會選擇一對正反粒子，如電子與正電子或者質子與反質子。

　　“一對高能正反粒子碰撞會湮滅，然后產生新的粒子。所以，對撞機可以幫助我們研究這些新粒子的內在性質、產率及其能量和動量的分布，理解粒子之間的基本相互作用，從而回答一些基礎物理問題，如到底有哪些基本粒子，有怎樣的相互作用，粒子的質量從哪里來，物質的起源等。”曹則賢說。

　　在科學家眼中，對撞機就像一個具有神奇法力的“大魔盒”。因為當粒子被加速到極高能量、進行對撞后，沒準兒就會產生地球上極為稀少的重要物理現象，通過捕捉、測量這些新現象，人類可以進一步發現自然世界的基本規律。

　　中科院高能物理研究所副研究員、國家“青年千人計劃”入選者朱宏博說，過去50年，粒子物理學界最為成功的理論模型就是標準模型，這一模型很大程度上是通過對撞機實驗的充分驗證而逐漸確立的。歷史上，近20位諾貝爾物理學獎獲得者的工作都與確立標準模型有關，代表著主流科學社會對于對撞機及其實驗研究的高度認可。

　　當然，對撞機并不是科學“大咖”們的專利品，它對社會經濟民生以及人類科技發展也有巨大的推進作用。“比如從加速器技術發展出質子治癌技術，提高癌癥治愈率。從加速器技術衍生出的散裂中子源、同步輻射光源等為材料、生物研究提供先進技術手段等;從對撞機實驗發展出的諸多精密探測器技術也在國土安全、航空航天、工業探測、醫療成像等領域得到廣泛應用。”朱宏博說。

　　——焦點二：對撞機世界發展狀況怎樣?

　　據介紹，早在20世紀50年代，歐洲、美國和蘇聯的科學家提出了各自建造對撞機的計劃。1962年，世界上第一臺對撞機在意大利弗拉斯卡蒂實驗室建成。次年，美國和蘇聯也分別建成了正負電子對撞機。在這以后，對撞機隨粒子物理的發展需求，如雨后春筍出現在世界各大高能物理實驗室。