大型强子对撞机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,英文名称为LHC(Large Hadron Collider)。
在科学史上,人类每一次推进知识的前沿,都伴随着高回报的前景,同时也少不了一定的投资和风险。虽然风险是多方面的,例如:没有达到预期的效果,实验无法按设计进行,甚至有可能对人类自身造成严重的破坏(最典型的就是核物理的发展)。但同时回报也十分诱人,包括新知识的发现,新技术的发展,以及整个人类科学事业的进步。今天就说下有关粒子对撞机的争论和传言,例如:我们该不该建对撞机?对撞机能撞出黑洞吗?
先说第一个问题:该不该建造对撞机
欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)是人类目前高能物理的极限试验场,是粒子物理学的前言,保持着人类目前最高能量和极限速度的记录。而它也是所有争论的众矢之的,例如,我们国家到底要不要建造属于自己的强子对撞机,其实争论的焦点只有一个就是值不值得问题,该不该花这个钱。
欧洲的强子对撞机打破了费米实验室创造的2 TeV(10^12 eV)的旧记录,将每个粒子加速到3.5TeV,并将它们相互碰撞,从而获得了7TeV总能量。
这一撞不仅使我们创造出了大量难以捉摸的基本粒子(如顶夸克,以及w和z玻色子),而且使我们发现一个全新的基本粒子,也是标准模型中最后一个未被发现的粒子:希格斯玻色子。
顺便提一下:希格斯玻色子的发现,标志着标准模型基本已经完善,大型强子对撞机可以说赢得了所有的荣誉,而剩下的一些未解决的问题,也是些高难度的物理学前言问题(暗物质粒子、中微子振荡、超对称粒子,额外维度)或者超出标准模型以外的更高能量的奇异粒子,这些都需要更高的对撞能量才可能发现,所以建造对撞机是一件耗时耗力烧钱,还有可能没有回报的项目。剩下的都是难以实现的目标。
但是这也不排除有高回报的前景,甚至能加速我国基础科学的发展进程,使我国成为全世界高能物理学的前言之地。所以有好有坏,有钱啥都好办。
那么撞出高能物理的未来有没有可能?现在我们回到大型强子对撞机看一下,2015年LHC升级后达到的碰撞总能量为13- 14 TeV。2019年又进行升级,预计会在2021年重启,但不管怎样都是为了增加能量,但在希格斯玻色子之后,大型强子对撞机并没有发现任何粒子,都是在烧钱维护升级!
当然,这只能说明在目前这个能量段内可能没有新的粒子,并不是说标准模型就真的完善了,我们需要做的就是继续增加粒子的碰撞能量。至于有没有希望,这谁也说不准,但是有一个事实,只要撞到够劲,肯定会打破标准模型。还是有所期待的。下面说第二个问题。
随着能量的增加,对撞机能撞出黑洞吗?
科学家希望通过大型强子对撞机与平行宇宙取得联系,