世間好物不堅牢,彩雲易散琉璃脆。
做最好的博客模板

如何评价杨振宁关于“用对撞机研究高能物理的盛宴已过”的言论?

发布时间:2020-04-22相关聚合阅读:杨振宁 对撞机 高能物理 盛宴 言论 评价 研究

原标题:如何评价杨振宁关于“用对撞机研究高能物理的盛宴已过”的言论?

需要特别强调的是:杨振宁说的不是高能物理已经到了末路,而是通过的粒子对撞机研究高能物理盛宴已过。

那么事实真的如此吗?

大众可能对高能物理有点陌生。但是当我说到原子核内部的中子、质子以及夸克时,想必大家就再熟悉不过了。

研究比原子还小的亚原子粒子的结构以及相互作用就是粒子物理学。

粒子物理学其实就是高能物理,用到的理论就是量子力学。

为什么粒子物理学就是高能物理呢?

其实一开始粒子物理学和高能也不搭边。粒子物理学研究的比原子还小的粒子,比如电子,光子,中微子。

要研究这些粒子首先就需要研究工具。

比如电子那么小,我要研究它,首先就需要用工具操作电子,还需要观察到它的行为,方便记录数据。

所以一开始人们就用放大法研究电子的运动。说白了就是把微观粒子的行为放大到宏观尺度下才能观察出来。

比如威尔逊发明的云室。当电子穿过云室时,电子会与云室内的混合物相互作用,将其中的一些原子电离,而电离后的离子会成为云室内的过饱和蒸汽的凝结核,从而在微观带电粒子运行的轨迹周围形成雾气,进而可以被肉眼观测到。

但是这些都是最基本的一些操作,要想了解电子更多的性质就需要把它加速起来。

比如一开始用磁场环形加速器,不过粒子被加速的越快,相对论效应越明显,而且还会同步辐射出去一部分能量。

所以就需要更大能量的加速器抵消加速过程中的辐射能量。

为了解决加速过程的辐射问题,科学家还研究了直线加速器。虽然这种加速模式不会产生辐射而消耗能量,但是只能一次加速,所以必须要把直线加速器建的很长很长。这种模式在效益转化上很低,所以并不是主流模式。

随后,人类发现的微观粒子越来越多,包括各种基本粒子以及它们的复合粒子。

其实科学家知道,微观粒子是可以相互转化的,微观粒子之间的碰撞会产生新的粒子。

虽然知道微观粒子都是可以相互转化的,但某些粒子如何获得质量却是未解之谜。其中希格斯提出的希格斯机制就是解决这一问题的不二之选。

所以科学家迫切需要寻找到验证希格斯机制的希格斯粒子。

而这种粒子的人工产生依靠环形加速器和直线加速器都不靠谱。

所以就需要建造大型强子对撞机,用粒子撞粒子,在撞击的过程会生成需要新粒子,其中就很有可能有理论预言的希格斯粒子。

除了用粒子对撞机研究希格斯粒子,所有的基本粒子都可以用对撞机研究,比如基本粒子如何相互作用,它们的性质如何,都需要用对撞机研究。

所以这时候研究粒子的物理学已经变成了用高能量轰击粒子和让粒子之间对撞的方式。

所以粒子物理学也就变成了高能物理

那么,用大型粒子对撞机研究高能物理是否已经到了尽头

其实这样的话题是开放性的,我昨天看了中科院高能所发表的一遍文章,撰文是陈缮真博士,他来自意大利核物理研究院。

他表示:在没有找到更好的方式研究微观粒子的情况下,大型粒子对撞机依旧是研究高能物理最有效的方式。

人类1897年发现电子,1919年发现质子,1932年发现中子和正电子,1937年发现μ子,1947年发现π和K介子,1956年发现电中微子,1974年发现J/ψ粒子,1975年发现τ子,1983年发现W、Z玻色子,1995年发现顶夸克,2012年发现Higgs玻色子,未来则一定还会发现新的东西。

而且人类对微观粒子的研究会越来越深入,靠的就是对撞机。

比如以前通过天文望远镜只能看见冥王星是几个像素点。

但不能说人类对冥王星的研究就终结了,因为我们还不知道它的大气成分,和地质结构,质量等等信息。

所以发射航天器研究冥王星后会得到更深入的信息。

现在对高能物理的研究也还有很多细节未被发现,就和研究冥王星从几个像素点到高清照片的过渡一样。

高能物理的发展依旧需要对撞机。