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對撞機有多重要,為什麽它被幹擾後,物理學就被鎖死了?

2024-04-25科學

這是大型強子對撞機, 造價超過100億美元 ,它能把微觀粒子加速到光速的99.99%,然後讓它們互相撞擊。

物理學家要做的,就是從碰撞後的碎片雨中找到一滴顏色不同的雨滴,窺探到物質更深層次的秘密,推動基礎科學的突破和進步。

可以說正是因為對微觀物質的了解和掌握,人類才從弓箭前進演化到了原子彈和人造衛星,三體裏的智子就是瞄準了這一點,透過對全球範圍內粒子對撞機的幹擾,徹底鎖死了人類文明的基礎物理學, 進而鎖死了人類科技的上限。

目前世界上最大對撞機位於法國和瑞士邊境,名為大型強子對撞機,簡稱LHC,它的主體是一個周長27公裏的加速管道,每次啟動都要一座核電廠為它供能,2008年9月試執行的時候,一個質子在高度真空的管道內部被加速到了光速的99.9998% ,但整個對撞機的原理其實非常簡單,一點都不復雜。

它本質上就是用真空管道內的電場進行第一步加速,讓微觀粒子的速度達到光速的30%,也就是每秒9萬公裏,緊接著用強磁場約束粒子在閉環軌域內高速飛行,當達到一定速度後,再將它們匯入下一個更大的同步加速器中,在這個過程中逐級提升能量,使其不斷的加速,在經過了一系列加速設施之後,粒子的速度將無限向光速逼近。

等到物理學家覺得能階差不多了,粒子們就會被匯入最後的管道,一個順時針轉一個逆時針轉, 這樣它們就會在管道交叉的位置發生碰撞 ,然後被粒子探測器捕捉到可能存在的異常現象,為高能物理學家研究物質更深處的秘密提供幫助。

2010年,物理學家借助LHC成功完成了模擬宇宙大霹靂的實驗,之所以這麽說是因為粒子相撞時代溫度高達10萬億攝氏度,宇宙中上次出現這麽高的溫度,還是在宇宙大霹靂幾微秒後,在這種相當於太陽內部溫度100萬倍的環境中,質子和中子變成了誇克與交子電漿, 還原了我們宇宙最初的模樣。

2012年,科學家透過LHC發現了希格斯玻色子子,也被稱為上帝粒子 ,因為在目前理論中,是它帶給了所有粒子品質,沒有它我們的宇宙就不會出現,但這也是大型強子對撞機的極限了,因為更深層次的物質世界,需要更高能階的對撞機才能窺探到。

物理學家們申請中的下一代超級對撞機,周長能達到100公裏級別,將驗證更多的物理學理論,而如果想跟三體文明一樣在基本粒子中 掌握空間維度的秘密 ,也許我們得建造一個周長相當於地球赤道的對撞機。

雖然現在有科學家認為理論物理已經大大超前於時代了,很多理論可能到25世紀人類也無法投入套用,但正是因為這些前瞻性的研究,人類文明才能不斷進步,從石器時代到今天的資訊時代,未來還會有可控核融合時代,太空時代。