欧洲核子研究中心想要建造一个更大、更坏的粒子对撞机

由:约翰Perritano|

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这张航拍图显示了目前的大型强子对撞机和欧洲核子研究中心物理学家提出的新型未来环形对撞机在尺寸上的差异。欧洲核子研究中心

当世界上最大、最强大的粒子加速器——大型强子对撞机(LHC)在2008年上线时,它成为人类有史以来创造的最强大、最复杂的机器。大型强子对撞机是一个16英里长(25.7英里长)的地下环,位于瑞士日内瓦,物理学家利用它以接近光速的速度对撞质子,希望能回答一些极其复杂的问题,比如暗物质以及宇宙的起源

欧洲核研究组织(欧洲核子研究中心),它宣布计划建造一个更大的对撞机,试图回答关于宇宙仍然存在的大量问题。

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未来的环形对撞机(FCC)——就像它的名字一样——会有一个周长比现有的大型强子对撞机高出35英里(56公里)。它也有是原子粉碎能量的10倍.欧洲核子研究中心公布了概念设计及报告2019年1月。研究人员希望在2050年投入超过220亿美元的成本将该加速器投入使用。建造过程包括在欧洲核子研究中心地下挖一条新隧道,然后安装硬件,包括可以让粒子相互碰撞的巨型磁铁。

根据欧洲核子研究中心的说法,FCC的主要任务将是以难以想象的速度——比大型强子对撞机快得多的速度——使原子相互碰撞,从而探测宇宙深处。科学家们将研究这些碰撞,看看会出现什么新的粒子。这个想法是为了更深入地探索在大爆炸后帮助创造宇宙的物质种类。2012年,在大型强子对撞机工作的科学家证实了这一发现希格斯玻色子也就是所谓的“上帝粒子”,它赋予物质质量。

物理学家们希望这一高能原子加速器能够揭示LHC未发现的新粒子,从而告诉我们宇宙是如何运行的。考虑到星系的旋转速度比预期的要快,而且宇宙本身也在迅速膨胀,所有这些问题都很有趣。推动这些变化的是一个谜,从理论上讲,这意味着一些粒子还没有被发现。

尽管如此,一些物理学家仍然怀疑新的粒子加速器是否有必要。自从发现希格斯玻色子以来,大型强子对撞机的测试还没有发现任何新的粒子或重大突破的迹象。Sabine Hossenfelder是法兰克福高等研究院,写一个《纽约时报》的特约记者质疑其必要性,他说,光是100亿美元的价格就令人怀疑。她接着说,理论物理学是关于做出预测的——迄今为止,从大型强子对撞机中实现的唯一预测是希格斯玻色子的发现。认为一种新的,更大的对撞机,会发现更多的粒子,从而给我们关于宇宙起源的答案是不正确的。

编者按:自从这篇文章最初发表以来,一位来自欧洲核子研究中心的物理学家联系我们,对Sabine Hossendfelder在《纽约时报》撰文中提出的几个说法提出异议。具体来说,他坚持认为,新的强子和其他罕见的过程实际上已经通过大型强子对撞机观测到了。

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发布日期:2019年1月25日

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