欧洲核子研究中心(CERN)的粒子物理学家们想要通过在一台名为CLIC的机器内将含有物质和反物质的超带电粒子碰撞在一起,来揭开早期宇宙的秘密。
CLIC对撞机:拟议中的机器将把电子和正电子撞在一起。
所谓的紧凑型线性对撞机(CLIC),是一个拟议中的31英里(50公里)长的高能粒子加速器。从本质上讲,CLIC类似于欧洲核子研究中心(CERN)举世闻名的大型强子对撞机(LHC)上正在进行的开创性粒子物理学研究。但有一些关键的区别,这区别于它的LHC的前身。据欧洲核子研究中心和格拉斯哥大学的CLIC粒子物理学家艾丹·罗布森教授说,新的对撞机有望成为比大型强子对撞机更清洁、更高效的机器。
这位物理学家说:“想法是一样的,我们把粒子以极高的能量粉碎在一起,通过这样做,我们诱导基本的相互作用以极高的能量发生。”
然后我们可以探测这些相互作用,我们有可能产生新的、在相互作用之前不存在的重粒子。
这是利用爱因斯坦和广义相对论的观点,即质量是能量的一种形式,所以如果你能在足够小的空间里获得足够的能量,那么你就有可能把其中一些能量转化为新的重粒子的质量。
但是当大型强子对撞机以接近光速的圆形轨道将重粒子质子撞击在一起时,CLIC会将电子和正电子撞击在一条笔直的隧道中。
电子是粒子物理标准模型下的基本粒子之一,正电子是它们的反物质对应物。
当物质和它的反物质对应物相互作用时,在这种情况下,是带正电荷的负电子,两者在纯能量的瞬间相互抵消。
电子和正电子的重量几乎是质子的倍,这使得它们的工作既容易又困难。
CLIC对撞机:这台31英里的对撞机在瑞士境内分为三个阶段。
质子更重,因此更容易加速,但它们会分解成基本夸克,这意味着它们的碰撞会产生更多的“噪音”。
罗布森教授表示,CLIC比大型强子对撞机创造了一个“更清洁的环境”,可以进行更精确的测量,筛选的粒子也更少。
但是科学家们究竟希望通过这些高能碰撞达到什么目的呢?
最终,欧洲核子研究中心的所有实验都旨在回答关于我们的宇宙以及它是如何形成的这个基本问题。
粒子碰撞实验在极小的尺度上重现了宇宙诞生时的情况。
当像电子这样的粒子以极高的能量碰撞时,它们就进入了纯原始能量的中间状态,新粒子就可以从中出现。
到目前为止,这使得欧洲核子研究中心和大型强子对撞机的科学家在年发现了希格斯玻色子(一种基本粒子),也是希格斯场的表现形式,通过希格斯场,所有其他粒子都能获得质量。
罗布森教授说:“在碰撞的那一刻,你有一个纯粹的能量状态,然后能量可以转化为新粒子的质量。”
例如,有时你可以产生一个介子和一个反子,但并不是介子和反子以某种方式位于电子和我们开始时的位置。
它们被湮灭了,它们消失了,但是能量被转化成其他粒子。
所以你可以创造出我们知道的粒子,或者我们希望你能创造出我们还没见过的粒子。
粒子物理学家也希望更多地了解暗物质的本质,到目前为止还无法探测到,但它解释了为什么星系的引力比它们应该有的要大。
但是CLIC还需要一段时间才能从地面起飞,目前还有其他一些粒子加速器的提议。
CLIC对撞机:当反物质和物质碰撞时,它们相互抵消,释放能量。
例如,欧洲核子研究中心(CERN)未来的环形对撞机(FCC)是一个拟议中的62英里(公里)长的加速器,更类似于大型强子对撞机。
CLIC获得批准的第一阶段是罗布森教授前往欧洲粒子物理学战略中心,该战略将于5月13日在西班牙格林纳达启动。
在这次粒子物理学家的国际研讨会上,罗布森教授将倡导从年开始分三个阶段资助CLIC的建设。
他说:“很难预测会发生什么,但我认为,就CLIC而言,我们处于非常有利的地位。”
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