第310章 参观前的准备 二
现代高能物理学的碰撞,玩的早就不是“拆解”,而是宇宙最底层的造物法则。
而这套法则的核心,就是人类历史上最著名的那个公式——爱因斯坦的质能方程:E=mc²,也就是能量等于质量乘以光速的平方。
大众对这个公式最直观的印象是什么?
是原子弹。
是把极其微小的一点静止质量(m),瞬间转化为毁天灭地的巨大能量(E)。质量消失了,变成了刺目的强光和恐怖的高温。
但是,既然这是一个等式,既然质量和能量本质上是一枚硬币的两面……那么,我们能不能大胆地设想一下:
如果在这个等式上,我们把它“反过来”用呢?
如果我们不去追求损失质量并释放能量,而是把极端庞大的动能(E),在极端微小的空间里死死压缩在一起,也就是损失其能量,那么会发生什么?
没错,是能量变成了质量。
……
这就是LHC对撞机给出的人类终极答案。
当两束携带着恐怖动能的粒子,在四个巨大的探测器中心迎头相撞、速度瞬间归零时,那庞大到无法想象的动能无处可去。
于是,在这无限小的奇点上,奇迹发生了。
这些纯粹的动能,根据质能等价的逆向法则,瞬间坍缩、凝聚,直接从虚无的真空中“无中生有”,硬生生地凭空创造出了全新的、庞大的静止质量!
这根本不是在“破坏”或者“拆解”旧的粒子,这是在“创造”新的粒子!是人类在窃取造物主的权柄!
那些理论预言中十分神秘的“超越标准模型”的物质——比如暗物质粒子、超对称粒子,它们都有一个共同的特点:太重了。
因为它们太重(m极大),根据m=E/c²,要想凭空把它们“捏”出来,就需要极其恐怖的能量(E)。
在今天这个宇宙里,它们根本无法自然产生。
所以就需要依靠LHC内部的碰撞,短暂地重现138亿年前、宇宙大爆炸后百亿分之一秒的极端状态!
在这个瞬间,微观区域的温度将比太阳核心还要热十万倍。
只有在这种如同炼狱般的“微型大爆炸”中,那些沉睡了百亿年的古老而沉重的新粒子,才会被庞大的动能强行“具象化”出来。
……
LHC有四个探测器。
ATLAS和CMS是两个通用型多用途探测器,体型最庞大,主要负责寻找希格斯玻色子、额外维度以及构成暗物质的粒子;
ALICE是重离子探测器,专门用来研究宇宙大爆炸极早期的“夸克-胶子等离子体”状态;
LHCb则是一个专门用于研究底夸克的探测器,试图解答为什么我们的宇宙是由正物质构成,而不是被反物质湮灭的“反物质消失之谜”。
无数的新粒子会在碰撞的瞬间诞生,然后又在极短的时间内衰变。而那些像几层楼一样高、重达上万吨的探测器,就像是几亿像素的超级3D相机,以每秒四千万次的快门速度,抓拍下这些粒子死亡的轨迹。
2012年,轰动全球的“上帝粒子”希格斯玻色子,就是在这里被撞出来的。
它的发现,补齐了物理学“标准模型”的最后一块拼图,直接锁定了次年的诺贝尔物理学奖。
顺便提一句,“上帝粒子(God Particle)”这个霸气的名字其实是个美丽的误会。当年诺奖得主莱德曼写书时,原本想叫它“该死的粒子(Goddamn Particle)”,因为这玩意儿实在太难找了,简直折磨了物理学家半个世纪。
结果出版商觉得“该死的”太难听,大笔一挥改成了“上帝粒子”,反而成了科学界最成功的营销。
……
目前LHC的“Run 3(第三次运行期)”刚刚圆满结束。
从2026年开始,整个CERN将进入长达三年的“LS3”,也就是第三次长停机维护期。
这也是为什么孔采维奇能带他深入地下100米参观的原因。
如果在运行期,那地下隧道里充斥着致命的高能辐射,别说人了,连个微生物都活不下来。
……
在run3这几年的运行中,物理学家们虽然收集了海量的数据,但令人绝望的是——他们没有发现任何“超越标准模型”的新物理现象。
没有超对称粒子,没有暗物质的直接证据,没有微观黑洞。
物理学,似乎被困在了一个名叫“标准模型”的黄金牢笼里。
下周的会议,据说会对RUN3关机前最后一批数据的分析结论做一些报告会,但大概率依然没有新的发现。
因此这次长达三年的停机,机器将进行非常复杂的设备升级,为未来的HL-LHC(高亮度大型强子对撞机)做准备。
所谓的HL-LHC,可以理解为LHC的“超级升级版”,它通过更强大的聚焦磁体,将粒子束压缩得更细,使得对撞的“亮度”(即碰撞的频率和概率)提升数倍,从而捕捉那些发生概率极低的罕见物理事件。
……
因为人们困在“标准模型”太久了,于是在LHC升级到HL-LHC的方案之外,还有一场更激进的,关于未来环形对撞机FCC的论证。
FCC是一个比LHC更加疯狂的构想,,它计划在日内瓦地下挖掘一条周长长达100公里的超级隧道,规模相当于重新建造一个比LHC大近四倍、碰撞能量将是LHC的七倍以上的超级工程,预算高达数百亿欧元。
由于目前的LHC在发现“上帝粒子”希格斯玻色子后,迟迟没有找到“超越标准模型”的新物理现象,比如暗物质粒子、超对称粒子等。物理学家们分成了两派。
一派认为,LHC的能量已经到顶了,人类必须砸下数百亿欧元,建造一个周长长达100公里的超级对撞机FCC,用更高的能量去轰开真理的大门。
而另一派则认为,高能物理已经触碰到了人类算力和财力的天花板。原有的数据仍有挖掘的空间,但是人类被困在了数据的汪洋大海和数学工具的匮乏之中。
……
“数学瓶颈……”
徐辰靠在椅背上,手指轻轻敲击着桌面,眼神变得无比深邃。
他看着屏幕上那张CMS(紧凑缪子线圈)探测器的照片。
那是一个足足有五层楼高、重达14000吨的钢铁巨兽。它就像是一只巨大的、由无数硅微条和超导线圈组成的“机械复眼”,静静地蛰伏在地下100米的深渊中,凝视着微观世界的生灭。
徐辰的脑海中,不由自主地浮现出了几个月前在清华“归根居”里,那位世纪老人那双枯瘦却温暖的手,以及那句掷地有声的断言:
“高能物理的盛宴已过……唯有数学的逻辑,能穿透迷雾,抓住本质。”
一种强烈的宿命感击中了徐辰。
他忽然觉得,那些在地下100米深处呼啸而过的粒子,或许从未想过要隐藏自己。
它们只是在等待一个,能用更高维度的语言去阅读它们轨迹的人。
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