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世界最大对撞机模拟宇宙大爆炸

 

 
欧洲核研究组织的大型强子对撞器于北京时间9月10日下午启动,展开激动人心的科学实验——模拟宇宙大爆炸。京港台时间10日16时25分左右,第一束质子束流贯穿整个大型强子对撞机,宣告首次测试获得成功。

新华网报导,当地时间10日10时25分(北京时间16时25分)左右,第一束质子束流贯穿整个大型强子对撞机,现场科研人员一片欢呼。欧洲核子研究中心大型强子对撞机10日正式启动,将第一束质子束流注入27公里长隧道内的对撞机。北京大学物理学院钱思进教授当天在位于日内瓦郊区的欧洲核子研究中心接受新华社记者专访时表示:“这具有里程碑意义,为在前所未有的对撞能量下取得新发现奠定了基础。”
参与大型强子对撞机上CMS探测器建设的钱思进介绍说,此次启动还不是大型强子对撞机开始对撞,只是将第一束质子束流注入对撞机,使其以接近光速的速度走通27公里环形隧道;经过一段时间(数小时至数十小时)调试,在第一束质子束流走通对撞机并运行稳定后,再注入与其平行的第二束质子束流反方向运行。在相向平行运行的两束质子束流稳定之后,再经过几天至几个星期的极其复杂细致的同步调整,才可能开始实现两束质子束流的对撞。
钱思进说,如果一切顺利,大型强子对撞机将在年底前实现两束各达5万亿电子伏特能量的质子束流对撞,此能量将是以前世界纪录的5倍。按计划,质子束流明年夏天将达到7万亿电子伏特的设计能量。
香港《大公报》等媒体报道,英国物理学家霍金指,这次实验将是物理学“新黄金时代”,开物质和宇宙秘密宝库。但有科学家担忧,LHC其实是部“末日机器”,实验可能产生微型黑洞,令“世界末日来临”。史上最大的粒子撞击器LHC,坐落在瑞士和法国边界山脉深入46米至150米地底,从构想到建成历时近20年,花了60亿瑞士法郎,吸引80个国家5000名科学家参与。

作为一项长期实验的第一步,亚原子粒子束将被加速到接近光速而后发生对撞,撞击会在一个微小空间产生短暂的达到太阳温度10万倍的高温。分析师将密切关注整个撞击过程,以寻找基本粒子。ATLAS(超环面仪器实验的英文缩写)发言人彼得·詹尼说:“我们将进入物理学的全新领域。10日是一个非常重要的里程碑。”ATLAS是安装在环形隧道上的4个巨大实验室中的一个。附在环形隧道周围的探测器将监视撞击过程。
在一项长达10小时的实验中,粒子束的运行距离可能超过100亿公里,足以在地球与海王星之间做个往返。在达到最大强度时,每一个粒子束拥有的能量相当于一辆以每小时1600公里行进的汽车。大型强子对撞机将消耗120兆瓦特电量,相当于日内瓦所有家庭的用电量。

有的科学家担心,在启动强子对撞机的问题上应该慎之又慎。实际上,自1994年多国参与制造大型强子对撞机以来,有些灾难预言家便危言耸听地指出,“复制”大约137亿年前大爆炸发生后的宇宙初始形态,将导致一场灾难。不久前,一支人数不多的持反对观点的科学家向欧洲人权法庭提起诉讼。他们认为,大型强子对撞机实验产生一个迷你黑洞的可能性虽然很小,但这种可能性并非不存在。

一旦产生黑洞,地球将面临被吞噬的命运。更有人认为,后果远不止产生黑洞这么简单,对撞实验可能对时空结构引发灾难性的连锁反应,进而将整个宇宙撕成碎片。为此,他们提出了两个可怕的假设。第一个假设:我们根本看不到任何预兆,可能用不了一个月的工夫,地球上的所有生命都将突然终结。在此之后,可怕的地震突然发生,海平面迅速上升,超级海啸袭击世界各地海岸。最终,《圣经》中描述的世界末日降临在我们人类头上,整个地球走向毁灭。
第二个有关世界末日的假设更加可怕:一点预兆都没有,在大约十二分之一秒时间里,整个地球便在太空中消失。在不到两秒钟时间里,月球随地球而去。8分钟后,太阳被劈成两半。在此之后,同样的厄运降临在太阳系其他行星的头上。更为严重的是,太空结构裂缝导致的巨大破坏以光速向外蔓延,任何地外世界都将走到生命的尽头。
“大型强子对撞机实验可能毁灭地球”,这样的标题或许有助于增加报纸的销量,不过媒体对事实真相未予重视,甚至有意忽略了重要细节。负责这次对撞实验的科学家解释说,首先,大自然可以产生比大型强子对撞机以宇宙射线形式产生的粒子的能量更高的次原子粒子。数十亿年来,它们大量降落在地球上,然而我们现在还不是好好地呆在地球上,继续写有关它们的故事?
第二,这些微型黑洞不仅仅是一些小黑洞,它们实际上只有亚原子大小,也就是跟电子或质子差不多大。如果大型强子对撞机运行一百年,这些粒子产生的所有能量甚至还不能点亮一盏电灯。虽然大型强子对撞机产生的次原子粒子可达数万亿电子伏,但是大型强子对撞机产生微型黑洞的最大速率有可能是每秒一个,这么小的速率根本不能对任何人造成可以感知到的危害。
第三,这些微型黑洞很不稳定,它们很快就会垮塌。事实上这些黑洞是朝着相反的方向发展,喷出放射物,所以最终会消失得无影无踪,而不是不断吞噬物质,变得越来越大,最后吃掉地球。第四,根据维尔纳·海森贝格的“不确定原理”,任何事情都有些微发生的可能性,只不过发生这种情况的概率非常小,也许在宇宙的一生中都不会有这种事情发生。

当然也有专家认为,如果一件事非常非常罕见,可能在宇宙的整个一生都不会发生,那么物理学家就应该告诉媒体这种事情不会发生。这次大型科学家实验也会带来一些神奇的副产品,比如改进癌症治疗、摧毁核废料的方法以及帮助科学家研究气候变化。在一年的时间里,这台机器里的两束质子将高速对撞,产生的数据足以装满560万张CD。这意味着,物理学家不得不研制出一套复杂精密的系统用于快速处理信息。
他们所说的网格(Grid)可能会成为其他很多用于处理大量数据的系统的模型。另一项工程的研究结果认为,可以从这次对撞中找到处理核废料的新方法。欧洲粒子物理研究所的科学家们发现,将质子束(一种亚原子粒子)射进铅板能产生一大批中子(另一种亚原子粒子),而这些中子又能将放射性废料分解成无害的稳定元素。
此外,欧洲粒子物理研究所也为医学研究做出了贡献,因为他们发现,可以用质子、碳离子甚至是反物质等带电粒子束治疗癌症。云的形成对气候和天气是一个至关重要的因素,而这项研究可能会将欧洲粒子物理研究所置于争论的中心,那就是除了温室效应气体之外的其他因素是否与气候变化有关。

研究人员将用来自质子同步加速器的质子束模拟宇宙射线,将它们射进一间所谓的“云室”,看是否会形成小片的云。今天开始,科学家们就会知道为建造大型强子对撞机花费那么多钱到底值不值。

大型强子对撞机实验可能正让一些人对世界的未来产生恐惧,但令所有人都没有想到的是,有人居然将对撞实验编成了说唱歌曲,让物理学实验与音乐扯上关系这种看似不可能的事情成为一种现实。这首说唱歌曲是由23岁的凯特·麦克阿帕恩创作并演唱的。据悉,麦克阿帕恩就职于CERN实验室的新闻办公室。

说唱歌曲经常表现暴力和犯罪等主题,极少与高能粒子物理学扯上关系。从这个意义上说,麦克阿帕恩的行为可谓相当另类。这首说唱歌曲的一段歌词是这样的:“两束质子在环中旋转穿行/直至到达探测器的心脏/然后碰撞/所有在极小空间内聚集的能量变成质量并在真空中创造粒子。”

欧洲粒子物理研究所发言人詹姆士·吉利斯说:“我们很喜欢这首说唱歌曲,物理学也能在音乐界找到它的一席之地。”麦克阿帕恩获准在对撞实验将发生的巨洞和隧道里拍下她和朋友跳舞的画面。
 
 
     
     
 
 
 
 
 

 

 

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