强子对撞机启动,是福是祸
2008-11-02 18:18:40欧洲大型强子对撞机的即将启动,对于世界物理学界乃至整个科技界,无疑是本年度最重要的新闻。这座耗资20亿美元、历时5年建成的世界最大粒子加速器被外界赋予了诸多神秘色彩,支持者相信它有望解开世界诞生和物质组成之谜;反对者则认为,一旦失控,它将产生黑洞甚至导致地球的毁灭。那么在科学家眼中,欧洲强子对撞机究竟能为世界带来什么呢?
◆碰撞点温度超过太阳中心的10万倍
粒子加速器是一种用人工方法将电子、质子或重离子等带电粒子加速的装置,过去的数十年,科学家利用粒子加速器在探索物质构成之谜的道路上取得了丰硕的成果,而强子对撞机就是粒子加速器的一种,其主要作用是加速反向运行的两束粒子流,到一定强度时使其进行对撞,以产生足够高的反应能量,人们可以利用它深入研究物质的结构和组成。
欧洲大型强子对撞机(LHC)位于阿尔卑斯山附近、法国和瑞士边界的地下100米深处、周长约27公里的环形隧道中,是目前世界上最大最复杂的粒子加速器。它能将质子在环形隧道内加速到光速的99.999%,使单束粒子流能量达到7万亿电子伏特。当两束粒子流对撞的时候,碰撞点将产生极端高温,可以达到太阳中心温度的10万倍,每秒钟可发生6亿多次粒子对撞。
◆揭开宇宙诞生的奥秘
目前流行的“宇宙大爆炸”理论认为:宇宙是在约140亿年前通过一次爆炸之后形成的。欧洲强子对撞机利用高能粒子流碰撞后产生的场景能够模拟大爆炸后不足十亿分之一秒的宇宙景象,从而解开宇宙大爆炸之谜。此外,LHC还将有助于宇宙中“暗物质”的研究。尽管在构成宇宙的所有物质中“暗物质”占了90%多,但迄今无人知晓“暗物质”究竟为何物。
欧洲大型对撞机受科学界关注的另一个重要原因就是它有望在寻找“希格斯玻色子”上立功。粒子物理学的“标准模型”理论把组成物质的基本粒子分为夸克、轻子与玻色子三大类,但这个模型的致命缺陷是无法解释物质质量的来源。英国科学家彼得•希格斯为此预言了“希格斯玻色子”的存在,并假设它就是物质的质量之源。其他粒子在“希格斯玻色子”构成的“海洋”中游弋,受其作用而产生惯性,最终才有了质量。按照这个理论,所有的基本粒子都统一于“标准模型”之下,构筑成大千世界。目前“标准模型”预言了62种基本粒子的存在,其中除了“希格斯玻色子”外都已经被实验所证实。人们期待着通过大型对撞实验,最终能证实它的存在。而希格斯日前在参观了欧洲大型强子对撞机后表示:“几乎可以确定的是,很快就可以发现希格斯玻色子。”
◆不会导致世界毁灭
就在科学界期盼LHC早日启动时,两名美国科学家却向法庭起诉,认为该实验可能产生“危险粒子”,甚至是能“吞噬所有周围物质”的黑洞,最后将“毁灭整个地球和宇宙”,他们要求法庭裁定推迟相关实验。
清华大学工程物理系高原宁教授认为这种担心完全没有必要,“宇宙中存在着很多高能宇宙射线,其能量远远超过对撞实验所能产生的能量,但这样的高能对撞无论产生什么后果都不会带来毁灭性后果,不然宇宙早就不在了。”高教授还表示,“科学界有人认为对撞机可能会产生微型黑洞,但假使能产生这种黑洞,它也不具备毁灭世界的能力。因为这些小黑洞不是宇宙中的那种大质量的黑洞,没有能力吸进物质。即使存在,也很快就湮灭了。因此,所谓撞出黑洞毁灭地球的说法,在理论上难以成立。”