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atv:解码“对撞机”:为什么越建越大、能做些什么(2)

时间:2016-09-08 09:07来源:中国新闻网 作者:手机看新闻 点击:
理论的曙光一般来自实验,很多高能物理学家希望建造更大的对撞机,实现更高能量的碰撞。其中一些学者就瞩目于标准模型之外的超对称粒子,这种超对

  理论的曙光一般来自实验,很多高能物理学家希望建造更大的对撞机,实现更高能量的碰撞。其中一些学者就瞩目于标准模型之外的超对称粒子,这种超对称粒子和弦理论有相当紧密的联系。

  美国费米实验室的Tevatron粒子加速器曾被寄予希望,但这台2TeV能量的机器并未发现超对称粒子;能量高出一个数量级的LHC,目前也没有找到超对称粒子存在的证据。

  LHC之后还有谁?各想主意

  大对撞机因为耗资巨大,在任何地方开建都会引起财政争论。目前中、日两个项目都还在研究筹备中。ILC升级版似乎颇有希望通过,但也需要海量投钱,前途未卜。

  对撞机大概分两种:一种用电子去对撞,优点是电子结构简单个头儿小,撞出来碎片儿比较少,方便科学家看清楚,缺点是它喜欢一边儿跑一边儿辐射能量,老泄气儿跑不快;另一种质子对撞机,长处和短处与电子对撞机相反。美国费米研究室还提出一种想法,用μ子去撞,但大量制造μ子有困难,现在还没实现。

  目前,欧洲核子研究组织正探讨升级LHC的超导磁体,将LHC的能量上限从14TeV提至20TeV。但高能物理学家已将目光投在LHC之后:一个方案是日本的国际直线对撞机(ILC),另一个是中国的环形正负电子对撞机(CEPC)以及预想中的质子对撞机(SPPC)。

  目前两个项目都还在研究筹备中。升级ILC似乎颇有希望通过。当然它也需要海量投钱,前途未卜。日本将在今年做出决定。如果要建,2030年开始运行。预算是100亿美元。根据设计,正负电子沿着31公里长的直线通道对撞(LHC则是在27公里的环形通道内用质子对撞)。

  中国提出的方案,是在50—100公里的地下环形通道内建造正负电子对撞机。正负电子对撞机只有0.24—0.35TeV,但如果用它的隧道来增建质子对撞机,能建成比LHC高一个数量级的大对撞机。这台质子对撞机的预算应该不亚于ILC。

  高能物理学家想依靠下一代对撞机首先解决希格斯粒子的谜团,比如LHC测出的希格斯子的质量为何如此小?作为标准模型的基础,希格斯子的质量本来被算得相当大。这也成为突破标准模型发现新物理的一个方向。

  大对撞机因为耗资巨大,在任何地方开建都会引起财政争论,美国甚至在1993年将已经投资20亿美元的大对撞机拉下马来。目前,日本和中国的方案悬而未决,其前途必然要考虑LHC还能有哪些重要成果,以及对高能物理学前景的判断了。

(责任编辑:本港台直播)
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