大型強子對撞機真的能將粒子加速到接近光速嗎?有何意義?

地理那些事


可以接近光速,但是無法到達光速。其意義主要在於基礎物理的研究。

關於大型強子對撞機的情況我們可以參考歐洲大型強子對撞機,它是目前世界上能量最大的粒子加速器,可以為質子提供7兆兆電子伏特的能量,質子在加速環中的速度可以達到光速的99.9999991%,一秒鐘繞周長為27公里的加速器轉11245圈,雖然看似這個速度只和光速差0.0000009%,但是這個微小的差距確實一個永遠無法逾越的鴻溝,根據愛因斯坦的相對論我們知道,任何有靜止質量的物質都是無法達到光速的,質子雖然微小,但是它也是有靜止質量的,大約為1.6726231 × 10^-27 kg。

當質子的速度達到99.9999991%光速時,其質量會有一定的增加,我們可以通過狹義相對論的質速關係公式簡單計算一下,在達到99.9999991%光速時質子的質量大約是1.246682234666× 10^-19kg,這已經增加了8個數量級,但是若要再將速度提高0.0000009%倍光速,哪怕整個宇宙的能量都加上也是不夠用的。

為什麼需要如此快的速度呢?這其實也是建造對撞機的意義。對撞機可以將兩束質子分別加速到7萬億電子伏特的極高能量狀態,使其對撞能量達到14萬億電子伏特,這種極高的能量密度狀態和宇宙大爆炸之初的狀態非常相似,質子在這種速度下碰撞會“粉身碎骨”,更微觀的結構與物質可以呈現在科學家面前,通過研究這個過程科學家可以瞭解宇宙與物質的本質問題,包括質量的本質、暗物質、宇宙起源、反物質、額外維度等問題。

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漫步的小豆子


說到“中國建立‘高能電子對撞機‘”這一話題就不能迴避一個關鍵人物:王貽芳,他是中國科學院院士、中國科學院高能物理所所長,是首位獲得“基礎物理學突破獎”的中國科學家,也是呼籲在“中國建立‘高能電子對撞機‘”的第一人。凡是要想牙縫裡蹦出半個不字的人都先量稱量稱量自己的個子夠不夠得著人家。而且方案都已經批下來了,經費也到位了。再討論有啥意思呢?

所以,在這兒暫不說建不建,只說能否達到光速和有沒有用。

結論是:電子對撞機多高能也不能!

1. 人家院士都對媒體說了,分兩步走,第一步先建電子對撞機,第二步再建質子對撞機。這個方案得到歐核中心的讚賞(我有點暈,中國建設方案怎麼會需要歐核中心贊同?而且還成為建設方案“第三方認證”理由之一?)。贊同我們建設方案的歐核中心自己的高能電子對撞機,加速電子速度是光速的99.99999%,現在在建質子對撞機,也就在後面再添n個9,還是沒達到光速。

2. 經費啊經費! 我們很有閒錢嗎?200億美元基建費?夠第一期麼?設備費要多少?其中多少需要進口?國產設備佔比多少?拉動國內高端設備製造?到底是拉動國內企業還是拉動歐美企業?(說不得呀,哥哥!)接下來,開辦費,運營費,能耗支撐(要建專用核電廠?)應該要多少?環境維護怎麼辦?一年開機運行幾天?不開機時的佔有能源冗餘如何處理?歐核中心每年經費是多少?而且,打出來新的粒子便罷,打不出全新的基本粒子,就邁第二步,再建一個質子對撞機。(老大,還要錢?咱們想好了嗎?)基礎科研嘛,不要跟我談錢,太俗了!打出來了,我就去拿諾貝爾獎,你們也光榮光榮。什麼叫“基礎科學”?就是:要有基礎,講究科學。想想脫貧,想想希望小學,想想航母,想想導彈,想想核武器儲備量,科學評估一下自己立足的基礎。

3. 趨近光速有啥用?有用嗎?基礎科學研究嘛,講的是基礎,懂不懂?講基礎就別考慮應用,懂不懂?

“現在高能物理還剩10年窗口期,在這個時間裡,發現新粒子的概率很高(請記住“10年”)。”

我國CEPC(環形電子高能對撞機)預計在2030年建成(記住:今年是2019年,還沒建成,窗口期就關窗了)。是“建成”,不是“運行”。

我們現在要培養大批基礎科學人才,這個過程大概要20年。(從現在起,到培養出您認為合格的“基礎科學家”這段時間誰是研究主體團隊?國際科研團隊?團隊沒問題,成果歸誰是問題。)

一個無可奈何的家長,花200億美元(以後再追加的不算)僅僅為了給一個被寵壞的任性的獨生子,買一個十分危險,毫無用處的玩具。


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大型粒子對裝機確實能夠將粒子加速到接近光速,以歐盟的“大型強子對撞機”為例,該對撞機可以把粒子加速到光速的99.9999991%,也就是說已經非常接近光速了。

那粒子對撞機的意義在什麼地方呢?

這要從粒子物理學說起,粒子物理學是為了搞清楚粒子到底是啥?粒子能不能再分了?而這些粒子包括:電子、質子、介子等等,目前已經發現幾百種粒子。

要弄清楚這些粒子的結構,無法直接用肉眼看,那怎麼辦呢?加速以後,狠狠的對撞,對撞機也就起這麼個作用,加速粒子,使其對撞。

舉個例子,把一個粒子看成一輛汽車,如果想研究汽車的構成,但是又沒法打開來看,怎麼辦?讓兩輛車加速對撞,飛出一個輪子來,就說明汽車中有輪子。飛出一個發動機來,就說明汽車有發動機。不斷的加速汽車,知道撞不出新東西來為止。

所以以前只要撞出一個新粒子來,基本就是一個諾貝爾獎。


liwenhoho


大型強子對撞機是目前最強大的粒子加速器,它是在迴旋加速器基礎上逐步發展出來的。“加速器”這個概念是從歷史上沿用下來的,勞倫斯最早發明的迴旋加速器可以直接用一隻手握住,早期這樣的加速器能量都非常低,對粒子提供能量後粒子的速度就能明顯的增加,故名加速器。當粒子的速度逐漸增大到接近光速時,相對論效應就會明顯的表現出來。按照狹義相對論,物體的速度只能無限接近光速而不能達到光速。相對論對粒子的速度有所限制,卻沒有限制粒子的質量或能量,只要有足夠的能量提供給粒子,粒子的質量或者能量就會明顯的增加,而速度在接近光速後就不會明顯的增加。

現在粒子物理實驗、重離子實驗中用的加速器能量都非常高,粒子物理學家早已不關心這樣的加速器能夠將粒子加速到光速的百分之99的小數點後有多少個9了,而是關心加速器的能量是多少,或者能夠將粒子加速到其靜止質量的多少倍。所以“加速器”這個名字已經不太適合現在的加速器,更合適的名字應該是“加質器”或者“加能器”。因為為粒子提供能量後顯著增加的已經不是粒子的速度,而是質量或者能量。

原子核是由核子(質子和中子)組成的,核子之間有結合能,要打開原子核需要用足夠高能量的粒子去轟擊原子核。核子又是由夸克組成的,要分離出獨立的夸克,按理說也應該有足夠高的能量。將粒子加速到非常高的能量,就是想借助粒子的能量打開粒子,看看在更微觀的層面上粒子是否還有結構;看看粒子是怎樣轉化的以及轉化時遵循什麼規律。更高的能量就意味著更容易探測到更加基本層面的規律,所以提高粒子加速器的能量是粒子物理學家們的不懈追求。


刁博


2019年5月5日開放;5月新月將於5月4日下午3:46開放。大天使阿里爾被認為是鴿子。這是Facebook上的門戶開放文章.赫茲頻率過去是7.83赫茲,現在達到150赫茲或更高。我們正被非常高頻率的能量所改變。有些人很難適應這種高能量,他們最終會生氣或失控,並對其他人進行猛烈抨擊。有些人心臟病發作是因為他們的心臟被這種能量打開了。7.83赫茲能量被認為是地球母親的心跳。我們以前經常在那個頻率上產生共鳴。現在我們正在學習以更高的頻率共振。我們正在改變,地球母親也在改變。


宇宙導遊


加速都用電場,若電場的速度是光速,也就永遠只能逼近光速,就如兔子拉車車速不可能超過兔速同理。但若兔子在運動火車上同向拉車在地面上測量則兔拉的車速可以超過兔速的。所以光速決不是上限!說光速是速度的上限就是瞎扯蛋蛋!


綠水青山48936175


要看多大能量的對撞機。可以無限接近光速,不過那臺加速器也不知道太陽系放不放得下。原理就好像兩把內部不可見的玻璃球,相對撞擊。扔的力氣越大,玻璃球會碎的越徹底。然後查看碎片裡有沒有沒見過的東西。

為什麼造這個源於人類對於世界的好奇心,想看透物質的最小組成。

至於有什麼實際應用,現在已知的最小粒子是夸克,尺寸小於0.7fm,10的負18次方米,而人類還不能熟練操控納米級(10的負9次方米)物質。所以要想有什麼實際應用,也許百年之內絕無可能。


xysword


我相信政府能做出合理的決定。所謂不在其位不謀其政。我是老百姓,我只知道相信政府!我和國家永遠站在一起


可以沒有命不能沒尊嚴


主要說一下意義,人類現在的很多科技在某種意義上來說就是基礎科學發展過程中的洐生品。而高能物理的猜想與驗證就屬於基礎科學的範籌。


駛往春天的永久自行車


加速撞起來能量大一點

更有機會撞碎

碎了就有機會看見更小的粒子,進而研究它們的運動規律。發明更強大的武器,用上更強大的能源


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