对撞机是干什么用的？CERN的对撞机（视频）
对撞机是干什么用的？ＣＥＲＮ的超级强子对撞机周长27公里，科学家用它将质子（也就是氢原子核）的运动速度加到光速的99．999999％。以这种速度，它们每秒环绕27公里的轨道11000次。然后使它与另一束来自相反方向的质子相撞。
Brian Cox
对撞机是干什么用的？
这就是大型强子对撞机，它周长27公里，是有史以来开展过的最大的科学实验物。超过10000名物理学家和工程师，来自全球85个国家，共同在几十年的时间里，建造完成了这部机器。
我们用它将质子（也就是氢原子核）的运动速度加到光速的99．999999％。以这种速度，它们每秒环绕27公里的轨道11000次。然后我们使它与另一束来自相反方向的质子相撞。
你可能会问：“为什么？为什么要制造那个宇宙形成十亿分之一秒后的状态？”粒子物理学的目标就是要了解所有一切是从何而来，又如何组建。当然，所谓“一切”，我的意思是你、我、她、地球、太阳和存在于可观测的宇宙中那几千亿个银河系中的一切事物。
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在宇宙的起点，第一个十亿分之一秒，我们相信，或者我们发现，它是非常纯粹的。这就好像想象你手里有一片雪花，当你观察它，会发现它是如此精致、如此美丽的事物。但当你散发出热量，它就会融化成一小滩水，这时你就能看到其实它不过是水形成的。同样道理可以解释为什么我们从初始状态开始认知宇宙的形成，如今我们发现，它是由12种物质微粒，在4种自然力的作用下结合在一起的。
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希格斯介子是干嘛的呢？它给予基本粒子质量。也就是说整个宇宙——不光是太空，也包括我，还有你——整个宇宙都充斥着这种叫做希格斯场的东西。比如，这些在屋子里的人，他们就是希格斯介子。当一个粒子穿过宇宙，它就会与希格斯介子发生联系。但是假设一个不怎么受欢迎的人穿过这个房间，那么所有人都会无视他。它们（粒子）就能很快的穿过空间，基本以光速穿过。它们没有质量。但是如果是一个无比重要、人气爆高、智慧超群的人，穿过这个房间，他就会被人们团团围住，前进的路也障碍重重。就好像它们（粒子）变沉重了，变大了，这就是希格斯介子的工作机制。
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就好像那里有一种美妙的超级自然力，形成于时间之始，但它们还是岔开了。现在有一种理论叫做“超对称性理论”，它将标准模型中的粒子数翻倍。这乍一看不像是在简化问题，但事实是，当我们这样做，我们发现这三个自然力，似乎真的在宇宙大爆炸的时候融为一体。无比完美的预言。建这个模型的时候，人们没有想到能够得到如此巨大的回报。
还有，这些超对称粒子非常有可能就是暗物质，一个非常迷人的理论，这是目前的主流物理。如果我要给现代物理投资，我肯定投给它。
但是在最后的几分钟里，我只想给你们提供一个不同的角度：关于我认为粒子物理到底意义何在——粒子物理和宇宙学。这就是我认为它们给了我们一个美妙的诠释，你可以把它想成一个关于宇宙形成的故事，这诠释来自于近几十年的现代科学，而它至少能够与那些意义深远的关于安第斯高山人和北方冰原人们的开拓事迹相比肩。我想，这是一个同样伟大的故事。
我们知道宇宙形成于137亿年前，起始于一个极度高温致密的状态，体积远比一个原子更小。在大爆炸后开始扩张，引力与其它力分隔开来。宇宙开始进入一个呈指数级扩张的阶段，叫做暴涨期。在大约十亿分之一秒后，希格斯场形成，然后夸克、胶子和电子这些基本粒子获得了质量。宇宙继续扩展，冷却大概几分钟以后，氢和氦出现在宇宙中。宇宙由75％的氢和25％的氦形成，直到今天仍是这样。
它继续扩张了大约3亿年，光线开始穿过宇宙空间。此时的宇宙已经大到足以透明，而这就是我们所看到的宇宙微波背景。大约4亿年后，第一颗星形成，然后氢啊氦啊，开始结合，形成重元素。于是生命元素——碳、氧和铁，所有我们生命所必须的元素，在第一代恒星中孕育而成。但此时恒星寿命已尽，它们爆炸，将那些元素重新抛回宇宙。它们再次挤压，形成新一代的恒星和行星。
在其中的一些行星上，那些在第一代恒星上形成的氧元素与氢元素结合，形成了水。在其中至少一个，或许是唯一一个行星上，初态生命诞生。它们经过几百万年的进化，学会了直立行走，并且于350万年前在坦桑尼亚的泥原上留下了脚印。直到最终，踏上了另一颗星球的表面。他们建立了文明这一光辉的图景，用电光照亮黑暗，使这世界能够瞭然于宇宙。
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加入收藏夹发布于 2021年4月8日 15:00:42