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为什么物理学研究离不开大型粒子对撞机

来源:网络 作者:佚名 时间:04-18 手机版

大型粒子对撞机,即粒子加速器,是粒子物理科学家为了探索新的粒子,和微观量化粒子的&新物理&机制设备,是一种将质子加速对撞的高能物理设备,是研究微观物理学的重要仪器设备之一。粒子加速器,全名为荷电粒子加速器,是使带电粒子在高真空场中受磁场力控制、电场力加速而达到高能量的特种电磁、高真空装置,是人为地提供各种高能粒子束或辐射线的现代化装备。

大型粒子对撞机之所以十分重要,是因为要想了解物质的微观结构,首先要把它打碎。大型粒子对撞机就是用高速粒子去打碎被测物质,加速器使用电磁力加速带电粒子, 由此产生的粒子束可沿设定的方向运动。当移动着的带电粒子经过某个原子时, 就能与原子中的电子相互作用, 改变其运行轨道和连结方式,导致一些化合物分解并与其他元素结合而形成新的聚合物,进而使我们了解物质的基本性质。



王怡芳为什么要建大型高能粒子对撞机?

从概率来讲,粒子对撞机有50%的概率是几百亿投资打水漂作无用功!所以建不建还请慎重考虑

粒子对撞机要不要上,老话题了。我先给结论,本猫是坚定的反对派,结论是现阶段不应该浪费这个金钱与时间!

物理学的最高教义

但凡有一点科学素养,希望在物理学界有所成就的人,或多或少都有一种情节——大统一情节。

物理学的最高教义,从牛顿开始,传承无数能人异士,就是大统一!用最简洁优美的数学公式,描述宇宙最深奥的自然规律,是每一个科学家的梦想。

粒子对撞机,是大统一理论目前唯一的阅卷老师,人类文明最璀璨的明珠,到底花落谁家,只有它能做出判决,所以,造与不造,从来都不是问题。

粒子对撞机目前的困境

很遗憾,目前科学界的态度比较统一,都对这位阅卷老师不满意!

老杨为代表的一派,认为粒子对撞机的 历史 任务和使命,基本完成,工作已经做到位了,值得肯定。也是时候功成身退的时候了。再出江湖之日,不是今朝,而是得等等人类发展的脚步。意思就是,钱省点烧。

王院士和丘成桐一派,却态度相反,同样对老师不满,认为是大家对老师的信任度不够,造成老师能力不够,看不懂大家给出的答案!目前得给予老师升级,让老师指出他们已经封神。意思就是得再烧钱!

很难说谁对谁错,毕竟人类是好奇的种族,而宇宙隐藏的奥秘又太吸引人。

中国该不该上粒子对撞机?

老杨其实已经明确表过态,目前不该为这个烧钱!身为活着的物理界第一人,我尊重和佩服老杨的勇气和判断。

我个人,人微言轻,我只讲一个身边的例子,大家图个乐,品个味道。我参加过某市一个项目评审,涉及资金非常巨大,参与者热情也相当高,可以说是充满了理想主义情怀!他们的目标是复制好莱坞!市里面的负责人介绍,他们把好莱坞的规划和建筑甚至咖啡馆都一比一的建造起来了!他们要打造东方好莱坞!我只是众多评审中最不起眼的一位,不合时宜的提一句,有了建筑和钱,就能超过好莱坞?人才哪里来呢?

对撞机项目也一样,工程宏大,建设一流,施工难度高大上!可是,人才呢?造个世界一流工程,就出一流成功吗?投入一千亿,就量产爱因斯坦?

现阶段应更注重基础人才培养

粒子对撞机,耗资巨大,势必挤占其他资金。中国教育投入,连世界平均水平都达不到的前提下,还弄这个?势必加大基础教育的困境!钱多了,就对学生好点,给多安全丰盛的午餐,这才是国之根本。

大学之大,不在乎高楼大厦,而在乎大师之大!同理,科学研究也如此。

我是猫先生,感谢阅读。

按照目前发现的粒子数量,至今没有听说有一件以观察到的粒子现象转化成实用技术,或者用粒子,夸克改善指导了新型 科技 的发展。物质里面的粒子你观察或者不观察他都在哪里。有些人迫不及待的想要观察,只不过是满足自己的好奇心而已。查了一下资料,北京有一台正负电子对撞机,当时建设的时候也是世界一流的设备,自1990年运行我们的高能物理大师们用它做出什么科研成果了。还嫌不够大,你先把现有的设备用好,哪怕找出来一点点可以研究实用的方向,告诉国家和人民我们需要大对撞机来出这个成果。没有啊,只是哀嚎撒泼要大玩具而已,把钱用在刀刃上,这一回我支持杨振宁。并且杨振宁也没有说不可以建设对撞机,只是现阶段其科研实用价值不大,不如用这笔经费用在更有意义的项目上,比如蓄电池技术,比如核电。

粒子对撞有助于我们研究哪些科学现象?

粒子对撞机的作用就是切割微观粒子,其原理是量子力学

我们的世界是由无数个微观粒子组成了,例如分子、原子、夸克。科学家们一直好奇,组成我们的这些微观粒子的内部又是什么样子的呢?所以在机缘巧合之下,通过量子力学的原理创造出了粒子对撞机,粒子对撞机就是一种设置高能粒子相互碰撞的机器,通俗地来讲就是一把可以切割微观粒子的手术刀。

粒子对撞机的前身是同步加速器,二者的外形非常相似都是环形,通过磁场对粒子施加越来越大的能量,使其接近光速之后撞击目标粒子。主要步骤有三步,分别是累积、加速、对撞。其实要控制一个粒子相撞是非常困难的,所以一般都是使用大量的粒子束来对撞,以增大粒子对撞的频率。

粒子对撞的时候必须有很大的能量才能碎裂,如果能量不够的话,对撞的粒子会结合在一起组成新的粒子。粒子对撞机的外形成环形就是这个原因,环型可以增加粒子加速的路径,给粒子更大的加速度以获得更多的能量。

粒子对撞机的发明为科学界带来了许多的新篇章,很多特殊的微观粒子都是在粒子对撞机中发现的,我国目前拥有的粒子对撞机诞生于1990年的北京,是一台正负电子对撞机,华人丁肇中 还因为电子对撞机上发现全新的粒子而获得过诺贝尔奖。

虽然粒子对撞机很好,但是目前我们国家并没有继续研究大型粒子对撞机的设想,科学家们还表示就算研制成功了,在未来的50年之内也没有什么具体意义。所以粒子对撞机目前还是一个属于未来的东西,希望在未来有一天物理学可以有突破性的发展,让尘封粒子对撞机再次为人类做出贡献。

粒子对撞机有什么作用

量子力学以及微观世界中相关的科学现象。

粒子对撞有助于我们研究宇宙大爆炸,宇宙中的微小粒子发生碰撞,然后产生爆炸,多个粒子之间的小爆炸,累计的话就是大爆炸,大爆炸产生的大量碎片对研究宇宙奥秘有着很大的帮助,研究粒子对撞对研究宇宙奥秘是很有推动性的。

人类发明粒子对撞机,已经十多年了,取得了成果,特别是发现了希格斯玻色子,希格斯玻色子是:粒子物理学预言的、自旋为零的玻色子,标准模型最后未被发现的粒子,希格斯玻色子帮助科学家解其它粒子会有质量的原因。

随着科术发展,我国建立比粒子对撞机更好的成为环形正负电子对撞机(CEPC)的机器,CEPC会引领中国走在世界科技前列。粒子对撞机是个环形机器,长度达几十到几百公里,粒子能够加速到接近光速的速度,然后进行对撞。

物理学家认为粒子对撞机帮助人类探索宇宙奥秘,帮助的同时也存在风险,实验失败的话,粒子对撞而会引起空间撕裂的后果,甚至产生黑洞,地球可能被粒子对撞机产生的黑遭遇到前所未有的灾难,,可能会将地球压缩成为像黑洞中的奇点一样。

面对质疑,欧核子组织澄明:粒子对撞产生黑洞,都是小黑洞,形成不会很长时间会解体,不会危及到地球。粒子对撞机评估小组表示是安全的,人工粒子对撞前,自然界也发生小规模的粒子对撞,没有危及到地球。

物理学家霍金表示,大气层中粒子碰撞是经常发生的事情,但是地球一直都是免受波及的。

没有绝对的事情,什么事情都要可能,坚信粒子对撞不会对地球产生负面影响,但是希望做好防范措施,保障地球安全。

欧洲粒子物理研究中心(CERN)为什么要研制大型强子对撞机?

粒子对撞机的作用是将前一台加速器相继注入的两股粒子流进行积累和加速,使它们在束流强度和能量达到一定程度时以相反的运动状态进行碰撞,从而产生足够高的相互作用反应速率,便于测量。当静止的钯(粒子)被高能粒子轰击时,只有质心系统中的能量才是粒子相互作用的有效能量,它只占实验室系统中粒子总能量的一部分。如果撞击靶的粒子能量为E,质心系统作用于靶中同一粒子的能量约为E。粒子对撞机的作用是切割微观粒子,原理是量子力学。我们的世界是由无数微观粒子组成的,如分子、原子和夸克。科学家们一直想知道组成我们的这些微观粒子的内部是什么样子的。所以,一个偶然的机会,用量子力学的原理创造了粒子对撞机。粒子对撞机是一种设置高能粒子相互碰撞的机器。通俗地说,就是可以切割微观粒子的手术刀。粒子对撞机的前身是同步加速器,两者外形非常相似。它们通过磁场对粒子施加越来越多的能量,使其接近光速,然后撞击目标粒子。主要有三个步骤:积累,加速,碰撞。事实上,控制一个粒子碰撞是非常困难的,所以一般使用大量的粒子束进行碰撞,以增加粒子碰撞的频率。当粒子碰撞时,它们必须有很大的能量才能分裂。如果能量不够,碰撞的粒子会结合形成新的粒子。这就是为什么在粒子对撞机外面会形成一个环。环形可以增加粒子加速的路径,并给予粒子更大的加速度以获得更多的能量。粒子对撞机的发明给科学界带来了许多新篇章。在粒子对撞机中发现了许多特殊的微观粒子。我国目前拥有的粒子对撞机是1990年在北京诞生的,是一台正电子对撞机。中国人丁肇中也因为在电子对撞机中发现了全新的粒子而获得了诺贝尔奖。虽然粒子对撞机很好,但是目前我国还没有继续研究大型粒子对撞机的想法。科学家也说,即使研制成功,在未来50年内也没有具体意义。所以粒子对撞机还是属于未来的东西。希望在未来的某一天,物理学能有突破性的发展,让尘封的粒子对撞机再次为人类做出贡献。

物理哲学家:大型强子对撞机已经打破了物理学

了解物质的最后结构,越搞越小,越搞越小以后,根据海森伯"不可测原理",距离越小,动能就越大,所以就需要大的力量去撞击,才能把里面的东西分裂出来越要知道小的东西,越要用大的力量,所以要高能,现在要超高能

格斯粒子又是什么?希格斯粒子的存在对现在世界有什么影响?已在百度有解释

除了希格斯玻色子之外,大型强子对撞机(LHC)还没有发现任何新的基本粒子。这对粒子物理学家来说无疑非常失望,因为他们相信这个巨型的粒子加速器应该能找到更多的新粒子、额外的空间维度、微型黑洞、新的对称性、暗物质,或者其他完全不同的东西。然而,这些期望全都落空。

之所以粒子物理学家相信,大型强子对撞机能发现除希格斯玻色子之外的东西,是因为目前最好的物理学理论——粒子物理标准模型,不是“自然的”。

论点大致是这样的:希格斯玻色子有别于标准模型中的其他粒子。其他粒子的自旋位1或或者1/2,但希格斯粒子的自旋为0。正因为如此,量子涨落对希格斯粒子的质量做出了更大的贡献。这让粒子物理学家认为,一旦碰撞能量足够高,在制造出希格斯粒子的同时,一定会有别的东西随之出现。

在物理学中,自然性(Naturalness)是指物理理论中出现的自由参数或物理常数之间的无量纲比值应该取“1数量级”的值。也就是说,一个自然理论的参数比应该是234,而不是234000或0000234。从这个意义上来讲,令人满意的物理学理论应该是“自然的”,这一要求是上世纪60年代在粒子物理学领域兴起的一种思潮。它是一种美学标准,而非物理学标准。

然而,粒子物理标准模型在技术上是不自然的观点并没有实际意义,因为这些被认为是麻烦的量子贡献是无法观测到的。因此,自然性的缺乏完全是一个哲学上的难题,关于它的辩论源于一个根本性的困惑:什么东西一开始需要用科学解释?如果不能观测到,那就没有什么好解释的了,为什么我们还要谈这个?

数十年来,总有人会相信自然论。但事实上,基于自然论的大型强子对撞机预测并没有奏效。那么,粒子物理学家最终会抛弃自然性的观点吗?

然而,粒子物理学家对他们此前所做出的明显失败的预测保持沉默。除了欧洲核子研究组织(CERN)理论小组负责人、自然论最有力的倡导者之一Gian Francesco Giudice在2017年发表了一篇承认有问题的论文之外,没有人愿意承认有什么地方出了严重的问题。

也许粒子物理学家只是希望没有人会注意到他们的错误,更不用说这些错误已经在所有出版的文献中出现了。一些粒子物理学家正忙于发明新的自然论,预测新的粒子只会出现在下一个更大的对撞机上。

对于粒子物理学家而言,这可能是一个不好的情况,但对于哲学家而言,这是一个很好的情况,因为他们对别人的问题最感兴趣。南加州大学(University of Southern California)的物理哲学家David Wallace认为,大型强子对撞机已经打破了物理学。为此,他最近写了一本名为《自然性与涌现》(Naturalness and Emergence)的书。

关于粒子物理学家预测的失败,Wallace在书中写道:

“我认为,任何这种自然性的失败,都有可能破坏我们对理论间还原的整个理解结构,因此,物理领域的危机可能比人们有时认为的要严重得多。”

在科学哲学中,“理论间还原”是指在一定条件下,一个适用范围更广的理论可以还原为形式更为简洁的理论。例如,在速度远小于光速的情况下,狭义相对论可以还原为牛顿力学。

Wallace在书中进一步写道:

“如果自然论在粒子物理学和宇宙学中完全失败,则就没有可靠的方法论论据来假设它们无处不在(比如在统计力学中)。”

迄今为止,粒子物理标准模型已经成功地解释了来自大型强子对撞机的每一个数据片段。不管怎样,这个理论都是非常成功的理论。如果有人使用一个标准来评估理论的好坏,那么,出问题的会是提出标准的人,而不是理论本身。

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