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中国时间 2:00 2020年8月15日 星期六

科学家探索宇宙起源 寻找最小的粒子


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科学家探索宇宙起源 寻找最小的粒子

在法国和瑞士边界地下一百米,位于日内瓦的附近,有一条二十七公里长的隧道,叫做大型强子对撞机。

科学家在这里努力解答生命的最大谜题:宇宙是由什么组成的?在CERN,也就是欧洲核子研究组织工作的物理学家正在埋头研究像反物质、暗物质,以及宇宙如何运行等问题。

这台机器看起来像一艘太空船,而它就像太空船一样,正在帮助科学家前往他们从没有去过的地方,以追求破解科学迄今无法解释的:宇宙的起源。

他们可以确认理论物理学家预言的最小粒子的存在,并将原子的基本结构中的质子加速到接近光速,他们还可以创造反物质,但这并不意味着所有问题他们都了解。

科学家认为,在宇宙起源的所谓“大爆炸”,物质和反物质或负物质所产生的数量是相等的。

欧洲核子研究组织物理学者鲁迪文·瑟德说:“原则上,如果两者之间的区别仅仅是电荷,它们应该会重新结合,只剩下辐射。然而,我们在这里,我正在和你说话,因此,这意味着在某个时刻,物质兼并了反物质,而这一定是因为物质和反物质之间有一些我们不知道的差异存在。”

寻找这些差异是CMS紧凑渺子线圈合作组织工作人员的任务之一,CMS是欧洲粒子实验室的大型强子对撞机的四个主要研究点之一。

质子包的束流进行圆周运动,以顺时针和逆时针方向行进,当物理学家做好准备,让束流完成聚焦,然后让它们在圆周的四个实验地点之一发生对撞。

欧洲粒子实验室束流部门操作团队主管伦德·斯泰伦博格说:“如果我要让没有聚焦的束流碰撞,就像我的手指在这里碰撞的可能性非常小。在试验的任何一端,我们都将启动聚焦磁铁,把束流压缩到很小的尺寸,这样一来发生碰撞的可能性会增加。”

环绕电路的两个束流当中的两千亿个质子,只有一百个会发生碰撞。

但目前,对撞机和它的相关实验正处在为期两年的维修和升级的关闭期,这种情况每三年发生一次。

美国之音因此有机会一窥外界难得见到的世界,而对科学家来说,这是个充电的机会。

CMS 合作组织物理学者兼副发言人帕特里夏·麦克布赖德说:“我想对我们来说,这是一个机会。我们正在研究改善探测器的方法,进行维修,安装新的探测器,并为未来操作做准备,我们希望这个实验能进行到2035年。”

CMS 紧凑渺子线圈合作组织有四千名左右的科学家,他们来自五十多个国家,包括欧洲各国、印度、中国、韩国、埃及,中东其它地区以及俄罗斯。

麦克布赖德说,科学家虽然喜欢实验结果证实他们的预测,但,当结果不符时,他们也喜欢,因为这可能说明宇宙如何组成的非常基本的道理,因为许多事情还无法解释。

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