100字范文,内容丰富有趣,生活中的好帮手!
100字范文 > 科学家寻找新的粒子的时候必须要用到对撞机吗?

科学家寻找新的粒子的时候必须要用到对撞机吗?

时间:2019-12-26 02:15:16

相关推荐

科学家寻找新的粒子的时候必须要用到对撞机吗?

我们平时在房间里找东西,比如一个大头针掉地上了,如何寻找?有两个办法:

1.用肉眼找

肉眼找其实用的是可见光,可见光的波长在500纳米左右。这个时候如果大头针的尺度小于500纳米,肉眼是找不到的。比如我们不可能用肉眼看到原子,就是因为原子的尺寸小于500纳米了。原子大概只有1纳米的尺寸。因此,要想看到原子,必须使用波长更短的物质波,比如用波长只有0.0001纳米的伽马射线,理论上可以看到原子。但对于电磁波来说,波长越短,光子能量就越高。

2.用磁铁找

磁铁具有磁性,大头针也有磁性。我们直接利用电磁相互作用,就可以把大头针找出来。

对于探索新粒子也是一样的。对于方法1,我们需要看到新的粒子,用肉眼去看得话,我们需要深入越小的尺度,就需要越高的能量——这个就需要用到海森堡的测不准原理,可以估算能量。在这里,大型对撞机就提供了高的能量,是必要的。

另外一种办法是利用方法2,这个时候我们需要借助新的相互作用。如果我们能找到新的相互作用,那么也可以通过那个新的相互作用找到新粒子。在这里,大型对撞机不一定是必要的。

应该说对撞机是产生新的高能粒子并对它们进行探测的利器。当然了,寻找新粒子不止对撞机这一种仪器。

例如对中微子的寻找:中微子是20世纪初就被预言可能存在的一种新基本粒子,但是由于它体积很小、不带电,自旋为1/2,质量非常轻(有的小于电子的百万分之一),以接近光速运动,与其他物质的相互作用十分微弱,因此可自由穿过任何常见物质,号称宇宙间的“隐身人”。科学界从预言它的存在到发现它,用了20多年的时间。而发现中微子的仪器就是粒子探测器,并不是对撞机。且在,科学家们利用埋在南极冰下的粒子探测器,首次捕捉到源自太阳系外的高能中微子。

既然其它手段也可以捕捉新粒子,那么为什么还要用对撞机呢?特别是一些大型对撞机。

这是因为对撞机相比于其它捕捉手段,更直接、且更容易发现新粒子。我们都知道,粒子是由胶子和夸克组成,这些夸克和胶子不能分离开来单独存在。所以,如果使用大型对撞机使一些高能粒子,比如正负电子相互撞击,就有可能把这些电子“撞碎”,“碎片”就是“夸克和胶子”。然后这些“碎片”瞬间再次组装起来,在组装的过程中,这些“碎片”就可能会采取不同的组装方式形成新的粒子。这样,我们就有很大机会发现新粒子了。目前世界上最大的大型强子对撞机对撞机已经发现了‘希格斯粒子的存在,升级后发现‘夸克奇异重子’五种夸克的‘味变’集合体存在。

所以,说白了大型对撞机就是为了让这些看似不可分割的粒子“撞碎”,然后再次从新组装形成新粒子。就是因为大型对撞机要供给粒子超大的能量,所以建造这种仪器也十分费时费力费钱,且还不一定有新粒子发现。所以杨振宁院士在前两年说我国目前还不适合建超大对撞机。

PS:未经同意(图片来源网络)

本内容不代表本网观点和政治立场,如有侵犯你的权益请联系我们处理。
网友评论
网友评论仅供其表达个人看法,并不表明网站立场。