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我国有哪些粒子加速器,中国将建全球最大粒子加速器

来源:整理 时间:2022-04-24 18:54:02 编辑:科技知识 手机版

因此依靠对撞机发现新粒子就是一个不断提升撞击能量的过程,只要能量达到,就会通过质能交换产生新的粒子。1974获得诺贝尔物理学奖的两人,左为Sir Martin Ryle,右为Antony Hewish。那么核融合的过程中是否也能观测到新的基本粒子?W玻色子的观测与核融合技术核反应后原子核中不稳定的中子可透过弱相互作用力,转换成质子成为稳定核结构,称之为β衰变(下图)。

而W玻色子正是弱相互作用力的交换粒子,但此处的W玻色子在理论构架中只是一个虚粒子(virtualparticle),代表动态量子场中能量和动量的传递,该处的质量是变动的而非定值,因此β衰变的发生,并不能视为实际发现弱互作用力中W玻色子的证据。β衰变示意图:透过弱交互作用,中子衰变为质子,而W玻色子为弱交互作用力的交换粒子,释放出一个电子及一个反电子微中子。

科学界对于W玻色子的发现与确认,是源于1983年欧洲核子研究组织(Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire,CERN),在400 GeV质子和400 GeV反质子对撞后,所产生能量高达800 GeV,才观察到质量大约80 GeV/c2的W玻色子,该研究成果在1984年赢得诺贝尔物理学奖,从此W粒子的质量测定成为高能物理实验的测量准确的检验方法之一。

人类一直在追寻的技术:核融合关于核融合反应,事实上是与日常生活息息相关。在太阳内部,每一秒有60亿公吨的氢核透过连续核融合反应转换成氦核,其中的质量亏损转换成能量形式放出,提供地球上的生物与人类生活上不可或缺的光和热。而太阳内部的核融合反应能够发生,归功于太阳内部强大的重力场,让原子核能克服核子间的库伦斥力,彼此靠近到约10^-15米的距离,让短距离的核力得以作用。

太阳内部的质子—质子链反应:首先由两个氢原子核融合为氘,一个质子释放出一个正电子和一个微中子成为中子,氘再和另一个氢原子合成氦同位素氦-3,最后再与另一氦-3形成氦同位素氦-4。人类为了寻求稳定的能量来源,人造的核融合反应研究已经超过了60年,但是在技术层次上仍面临重大的困难。过去曾尝试利用加速器或等离子加热方式,试图克服核子间的库伦斥力,以产生核融合反应,但是整个过程中所投入的能量,却大于核融合反应后所释放出的能量,无法达到能量的损益平衡,毫无商业运转的价值。

目前位于法国的国际热核融合实验反应堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)计划正集合来自全球各地35国之力,期望能在2035年底前突破此挑战,让人造核融合反应成为人类稳定能量的来源。科学技术的源自于长期累积科学和相关技术的进展需要长时间、大量人力与物力投入,透过严谨讨论辩证、量化的测定、可重复的结果逐步累积,绝非一蹴而就,也因此得以带来对人类深远的影响。

大型强子对撞机真的能将粒子加速到接近光速吗?有何意义?

可以接近光速,但是无法到达光速。其意义主要在于基础物理的研究。关于大型强子对撞机的情况我们可以参考欧洲大型强子对撞机,它是目前世界上能量最大的粒子加速器,可以为质子提供7兆兆电子伏特的能量,质子在加速环中的速度可以达到光速的99.9999991%,一秒钟绕周长为27公里的加速器转11245圈,虽然看似这个速度只和光速差0.0000009%,但是这个微小的差距确实一个永远无法逾越的鸿沟,根据爱因斯坦的相对论我们知道,任何有静止质量的物质都是无法达到光速的,质子虽然微小,但是它也是有静止质量的,大约为1.6726231 × 10^-27 kg。

当质子的速度达到99.9999991%光速时,其质量会有一定的增加,我们可以通过狭义相对论的质速关系公式简单计算一下,在达到99.9999991%光速时质子的质量大约是1.246682234666× 10^-19kg,这已经增加了8个数量级,但是若要再将速度提高0.0000009%倍光速,哪怕整个宇宙的能量都加上也是不够用的。

为什么需要如此快的速度呢?这其实也是建造对撞机的意义。对撞机可以将两束质子分别加速到7万亿电子伏特的极高能量状态,使其对撞能量达到14万亿电子伏特,这种极高的能量密度状态和宇宙大爆炸之初的状态非常相似,质子在这种速度下碰撞会“粉身碎骨”,更微观的结构与物质可以呈现在科学家面前,通过研究这个过程科学家可以了解宇宙与物质的本质问题,包括质量的本质、暗物质、宇宙起源、反物质、额外维度等问题。

粒子加速器可以发现基本粒子。你认为科学还发现不了经络是因为什么原因呢?

经络早就被解密了,只是大众不知,解密的关键是马王堆汉墓中出土的中医古籍图示:马王堆汉墓中出土的中医古籍解开经络之谜中医经络概念在历史上有重大变化,随着马王堆中的中医古籍的出土,其实已经很清楚的说明了经络的本质,但这些重大发现,只在少数专业人士手中掌握着,并不为大众所知,而现代中医对此事也始终装聋作哑,因为经络早已经被神化,一旦经络走下神坛,笼罩在中医之上的神秘主义玄学氛围一旦消散,中医也就和高大上无缘了,它将直接从虚无缥缈的云端坠落到泥地上,必将脸部着地,让人不忍目睹。

图示:马王堆汉墓古脉书研究综述 复旦大学出土文献与古文字研究中心 赵争中医的经络指的是经脉和络脉,两者合称经络。对中医稍有了解的或看过中医生的人,都知道中医有一个基本诊断,那就是诊脉。图示:中医入门功课诊脉中医诊脉摸的是小臂上的一根动脉,在西医解剖学中被称为桡动脉。因此,经脉和络脉最初就是古人对血管系统的粗糙观察和简单研究,而所谓经络指的就是血管、神经乃至筋膜等一系列肉眼可见的解剖学结构。

图示:人体主要动脉和静脉示意图,左图为静脉,中央为动脉,右图是动静脉合一,注意手上其实有两条动脉,中医要创新还可以开辟对另一根动脉的诊脉研究。在历史上是真实存在的人体解剖学结构,意思其实也很直白,就是指人体中的主要大血管。但在中医演化的过程中,由于解剖学被严重限制,经络的含义也慢慢从解剖学上的实指逐渐抽象化,开始进入哲学和玄学的范畴之中,当经络由实入虚之后,那么它当然就不再是一个物理实体了,这就像良心不再是心脏,一个人不管有没有良心,心脏总是存在着的,并且还要持续跳动,否则就死了。

图示:肉眼可见的粗大神经纤维,遍布全身,人体就像一个精巧的提线木偶,这些线由大脑掌握。除了血管之外,古人对身体的观察还涉及到解剖学中发现的神经纤维等其它线状结构特征,比如淋巴管和淋巴结。图示:负责运送组织液回流的淋巴管和淋巴结,同时也负责拦截细菌。马王堆医书成书比后来被尊为中医第一典籍的《黄帝内经》要早,黄帝内经对经络的一个创新性发展是提出了俞穴,即穴位概念,并开始了针对穴位的针刺疗法。

文章TAG:加速器粒子将建我国全球

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