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进入地下"粒子物理王国" 探访宇宙大爆炸现场

2017-01-25 08:49   来源: 华西都市报   编辑: 张黎   责任编辑: 马兰

华西都市报-封面新闻记者探访欧洲原子能研究中心。

这里——欧洲原子能研究中心,聚集着世界顶尖科学家,他们因发现“上帝粒子”,从而重新定义了宇宙与人类。

这里,借助大型强子对撞机,这一现世界最大、能量最高的粒子加速器,随时在上演实验室微缩版“宇宙大爆炸”。

质量的起源是什么?为什么微小粒子拥有质量,而其它一些粒子却没有这种“待遇”?对于这些宇宙之谜,人类从来没有放弃探索。

在瑞士日内瓦的欧洲原子能研究中心(CERN)就聚集了一帮世界顶尖科学家,几十年来,上下求索,探究宇宙奥秘。CERN震惊物理界的成果,当属利用大型强子对撞机(LHC)发现了希格斯玻色子。这种亚原子粒子又被称为“上帝粒子”。它的发现,为粒子拥有质量提供了最强大的佐证。

每年4月启动,12月中旬停下来,这个庞大的科研大机器在遥远的瑞士日内瓦不舍昼夜地运转着。借助于对撞机产生的前所未有的能量,随时在上演实验室微缩版“宇宙大爆炸”。日前,华西都市报记者有幸在研究中心的中方研究员、北京大学教授钱思进和粒子物理学家任忠良博士的带领下,零距离探访这神秘的地下“粒子物理王国”。

钱三强之子钱思进教授跟记者讲解对撞机上的探测器。

丨如何制造丨

宇宙大爆炸

借助大型强子对撞器,这里的科学家们得以制造“迷你版”宇宙大爆炸之后的瞬间状况,从而探究“暗物质”,“暗能量”等宇宙之谜。

记者到访时,正值瑞士隆冬。

研究中心被茫茫白雪覆盖,看起来有些寂冷,而中心内的学术气氛却是分外浓烈,随时可见不同肤色、不同装束的学者聚在一起,操各种口音的英语或法语讨论问题。

记者此行想要探访的大型强子对撞器就坐落在日内瓦附近瑞士和法国的交界朱拉山地下100米深、总长27公里的环形隧道内。它在2008年5月投入运行后,一年工作从4月底开始启动,一直运行到12月份中旬停下来。

钱思进教授详细阐述了大型强子对撞机的对撞原理和路径。首先,从氢气瓶中产生一束质子包,注入到加速器系统里面去加速。质子沿着环形隧道行进,不断加速,持续获得能量。

“和大家想象中不一样,质子进入加速器后并不是沿着一条直线运行的。”钱教授说,就像火箭发射一样,要经历多次加速的过程,质子的能量经历不同等级的加速后达到最大值。作为目前全世界最大,能量最高的一个粒子加速器,它可以把质子加速到7万亿电子伏特的能量——这是以前从来没有达到过的。

“当两个七万亿电子伏特的质子,以接近光速的速度进行对撞时,产生十四万亿电子伏特的火球,这个火球的温度可以达到10的16次方,相当于太阳中心温度的十亿倍。宇宙是140亿年以前由大爆炸产生的,这就相当于把时间推回到140亿年以前的宇宙产生初期的极高温高压的一个状态。在这里,科学家试图通过制造“迷你版”宇宙大爆炸之后的瞬间状况,探秘“暗物质”,“暗能量”等其他未解之谜。

原标题:进入地下神秘"粒子物理王国" 华西记者探访宇宙大爆炸现场

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