科客點(diǎn)評(píng)：不了解的網(wǎng)友們不妨來(lái)漲下姿勢(shì)吧！

　　此前，圍繞著“中國(guó)是否應(yīng)該建造世界上最大的巨型對(duì)撞機(jī)”的問(wèn)題，引發(fā)了各方的爭(zhēng)論。比如著名數(shù)學(xué)家、菲爾茲獎(jiǎng)獲得者丘成桐和高能所所長(zhǎng)王貽芳就主張中國(guó)建造，而諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者楊振寧卻持有相反的態(tài)度。

　　先不管到底誰(shuí)的見(jiàn)解更有道理，我們先來(lái)看看到底粒子對(duì)撞機(jī)是何方神圣？它又對(duì)人類(lèi)未來(lái)的發(fā)展到底有什么作用？

　　通俗來(lái)說(shuō)，粒子對(duì)撞機(jī)不過(guò)一種設(shè)計(jì)為高能粒子相互碰撞的機(jī)器。粒子對(duì)撞機(jī)是由同步加速器(在同步加速器中，磁場(chǎng)強(qiáng)度與粒子的能量成正相關(guān)，以保證粒子的加速電場(chǎng)與電子繞加速器圓周運(yùn)動(dòng)的頻率一致)進(jìn)化而來(lái)，粒子對(duì)撞機(jī)和回旋加速器的外形相似，均為環(huán)形。

　　在粒子對(duì)撞機(jī)中進(jìn)行粒子對(duì)撞的時(shí)候，主要存在3個(gè)步驟——粒子的積累、加速、對(duì)撞。對(duì)于單個(gè)粒子來(lái)說(shuō)，它的尺度是相當(dāng)小(原子的尺寸在10-10m左右)，因此要想增加粒子在對(duì)撞機(jī)中相互碰撞的頻率，需要大量的粒子束。

　　當(dāng)然，如果粒子的能量不高，難以碰撞之后能夠產(chǎn)生新的粒子，所以在粒子束碰撞之前得先進(jìn)行一定的加速，這時(shí)，環(huán)形軌道就派上了用場(chǎng)。粒子加速器對(duì)粒子加速可采用直線加速器和回旋加速器。直線加速器相對(duì)于回旋加速器而言，加速到相同的能量，所需的建造的加速通道的路徑更長(zhǎng)。

　　由于電場(chǎng)對(duì)帶電的粒子有庫(kù)侖力的左右，所以一般(直線或回旋)加速器中可用電場(chǎng)作為驅(qū)動(dòng)力，而由于帶電粒子身處磁場(chǎng)中時(shí)會(huì)存在一個(gè)所謂的洛倫茲力，洛倫茲力對(duì)帶電粒子并不做功，只是改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向(洛倫茲力的方向和帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向相切)，因此在回旋加速器中，可采用磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，這樣可保證帶電粒子在環(huán)形軌道中運(yùn)動(dòng)。

　　為了使得粒子對(duì)撞機(jī)獲取更大的粒子撞擊的效率，通常都采用不同的粒子束相向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行碰撞。粒子對(duì)撞機(jī)的發(fā)明為科學(xué)研究帶來(lái)了許多新的篇章，如里希特就是因?yàn)樵诿绹?guó)斯坦福加速器中心的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)上發(fā)現(xiàn)了ψ粒子，從而和丁肇中共同分享了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，歐洲核子中心的質(zhì)子-反質(zhì)子對(duì)撞機(jī)也發(fā)現(xiàn)了w±和Z0粒子。

　　目前，我國(guó)所擁有的粒子對(duì)撞機(jī)是于1990年建成于北京的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)。如果中國(guó)有希望建成世界上最大的巨型對(duì)撞機(jī)，那么不僅在粒子物理方面會(huì)取得一系列的進(jìn)展，而且在高性能超導(dǎo)高頻腔、大功率微波功率源、大型低溫制冷劑和電子線路芯片等都將取得國(guó)際領(lǐng)先水平。關(guān)注科客網(wǎng)官方微信kekebat，獲取更多精彩資訊。（蝌蚪五線譜，原標(biāo)題《粒子對(duì)撞機(jī)對(duì)我們有什么用？》）