全国白癜风医院排名 https://m-mip.39.net/disease/mip_4679454.html
文/小庄稀里糊涂，做一回“对撞机之父”年，年方25岁的奥斯陆人罗尔夫·维德罗（~）正在德国亚琛工业大学攻读电气工程专业的博士学位。这个有着良好工科感觉的年轻人当时正面临一个困境，他没有造出自己理论中预言的电子感应加速器，以至于论文无法通过，毕业都成了问题。恰在这时，瑞典科学家古斯塔夫·伊辛利用漂移管上加高频电压来加速粒子的理论救了他。在伊辛的基础上，维德罗造出了世界上第一台直线加速器，递交了一份合格的毕业答卷。维德罗的工作是在一项核物理研究进入关键阶段的大背景下完成的，因此意义非凡。年，英国科学家厄内斯特·卢瑟福用天然放射源中的高速α粒子束作为“炮弹”轰击金属箔，实现了人类科学史上第一次人工核反应，发现了质子的存在，从此之后，人们寻求更高能量粒子来作为“炮弹”、以求搞清原子内部复杂结构的决心一发不可收拾。但在年之前，实验室中用于加速粒子的主要设备是变压器和整流器、冲击产生器、静电产生器、特斯拉线圈等，全都是高电压环境，对绝缘的要求特别苛刻。受绝缘材料所限，粒子产生的速度也非常有限，直到美国加州大学伯克利分校的物理副教授厄内斯特·劳伦斯读到维德罗的文章那一刻，这个问题才迎刃而解。劳氏后因发明能够大大提升粒子速度的回旋加速器而获得年诺贝尔物理奖，不过因为二战的缘故，这个奖一直推迟到年才颁发。在受奖演说中，他非常诚实地谈到了维德罗对自己的启发：年初的一个晚上，我在大学图书馆浏览期刊时，无意中发现一本德文电气工程杂志上有篇维德罗的论文……他处理这个问题的一般方法，即在连成一条线的圆柱形电极上加一适当的无线电频率振荡电压，以使正离子得到多次加速。这一新思想……解答了我一直在寻找的加速正离子的技术问题。我没有更进一步阅读这篇文章，就停下来估算把质子加速到一百万电子伏的直线加速器一般特性该是怎样。简单计算表明，加速器的管路要好几米长，这样的长度在当时作为实验室之用过于庞大了。于是我就问自己：不用直线上那许多圆柱形电极，可不可以靠适当的磁场装置，只用两个电极，让正离子一次一次地来往于电极之间？再稍加分析，证明均匀磁场恰好有合适的特性，在磁场中转圈的离子，其角速度与能量无关。这样它们就可以以某一频率与一振荡电场共振，在适当的空心电极之间来回转圈。这个频率后来叫做“回旋频率”。维德罗在年申请了一项“对撞存储环”专利，年又提交了一个完整的“同步加速器原理”专利，这个生前基本上默默无闻、本分地教书做实验的物理学家和发明家在身后被人誉为“对撞机之父”。他也许不会想到，自己当年已经伸手拉开了一场轰轰烈烈的粒子对撞大戏之序幕，只可惜，同时代的人们没有注意到他这个动作。费米的梦想太烧钱，怎样才能少烧一点？对撞，指的是让高速的带电粒子迎头碰上，对当代物理而言，这是一种重要的探索手段。不过，早期的物理学家包括劳伦斯在内都未曾意识到“对撞”概念的高妙所在，他们在很长一段时间内延续了卢瑟福的做法——用高速粒子去轰击一块静止的“靶”，然后研究所产生次级粒子的动量、方向、电荷、数量等。自卢瑟福轰开氮核以来，世界诞生了一门新学科：原子物理。它的出现是为了向人们揭示宇宙间所有物质与能量的基本要素，从事这个行当的研究者都深深地执着于用某种方式把原子打碎再打碎，以求向微观再微观挺进。要达到这个目的，就非得借助高能量的加速器不可。加速器所提供的能够有效打碎粒子的能量被称为质心系能量。劳伦斯的机器虽然能够提供超过天然放射源的能量水平（20兆电子伏），但还远远不够。经过科学家们的不断努力，到年，美国布鲁克海文国家实验室的强聚焦质子同步加速器已提高到了亿电子伏。但是，这距人们揭开微观世界更真实一面所需的能量依然相差甚远。比如说，著名的意大利物理学家恩里科·费米（~）在去世那年提出了一个质心系能量为3万亿电子伏的加速器的梦想，根据计算，倘若采用束流与静止靶中的质子相互作用的方式，这台同步加速器的偏转半径约为公里，比地球半径还大，当时估算造价约为亿美元，需要40年才能建成。显然，造这么个东西一定会被地球人民的唾沫淹死。终于，年，奥地利人布鲁诺·陶歇克（~）把对撞原理搬到了台面上，苦思冥想中的实验物理学家们犹如醍醐灌顶——很显然，用一辆开着的车去撞一辆静止的车，怎么比得上让两辆对开的车迎头相碰来得过瘾呢？年，意大利Frascati国家实验室建成了直径约1米的AdA对撞机。现代高能加速器基本都以对撞机的形式出现，对撞机把产生高能反应的等效能量从10亿电子伏又提高了3个数量级，终于达到了费米想要的级别。自世界上建造第一台加速器以来，七十多年之中，加速器所能提供的能量大致提高了9个数量级，同时，每单位能量的造价降低了约4个数量级，如此发展速度在所有科学领域内都十分罕见。随着加速器能量的不断提高，人类对微观物质世界的认识也逐步深入，世界各国迄今已经建造了27个大型对撞机，粒子物理研究在20世纪50至80年代经历了一个黄金时期。几乎每隔一段时间，就会有人从实验室中冲出来大呼：我们发现了XX子啦！LHC能干啥？以及，LHC想干啥？毫无疑问，过去的一年多时间里，欧洲核子中心（CERN）在法瑞边境建造的大型强子对撞机（LHC）成为了整个世界瞩目的焦点，不仅科研界，甚至媒体界和娱乐界也对其青眼有加，难怪乎公众也被撩拨得频频去

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkcf/5803.html