第309章 参观前的准备 一(2/2)
这是全人类目前最大的粒子物理实验室,也是现实世界中真正的「巴别塔」。在这里,没有国界,没有政治,只有来自全球100多个国家丶上万名顶尖科学家为了同一个目标而通力合作——寻找宇宙的终极规律。
而CERN的核心,就是LHC(大型强子对撞机)。
它位于法国和瑞士边境,深埋在地下100米的岩层中,是一个周长长达27公里的巨大环形隧道。
这是一台极其疯狂的机器。
它是人类有史以来建造的最庞大丶最复杂的科学机器,没有之一。
……
它的运作机制,简单粗暴到了极点,但也精密到了极致。
LHC的核心任务,就是把两束质子或者重离子,在那个27公里的超高真空管道里,加速到无限接近光速,大概可以达到99.9999991%的光速。
很多人可能会觉得,质子这种肉眼根本看不见的微小粒子,哪怕加速一百亿个,又能费多少电?
但在这个微观赛道上,爱因斯坦的狭义相对论开始显现,会出现反直觉的现象。
根据相对论效应,当一个物体的速度无限接近光速时,它的动质量会呈指数级暴涨。在99.9999991%的光速下,质子的质量会瞬间暴增7400多倍!
LHC的管道里,时刻飞奔着数以千计的「粒子束团」,每个束团里包裹着上千亿个质子。当它们被加速到这个极限状态时,这束肉眼看不见的粒子流所携带的动能,相当于一列以时速150公里狂飙的重型高铁,或者一架正在起飞的波音747客机!
为了用纯粹的电磁场去推着这架「波音747」在地下不断绕圈狂飙,CERN每年需要消耗惊人的1.2太瓦时(TWh)的电量。当LHC满功率运转时,它一个机器的耗电量,就直接抽乾了隔壁日内瓦州将近三分之一的电网负荷!
……
为了束缚住这些狂飙的粒子,管道外围包裹着几千个巨大的超导磁体。
这些磁体内部流淌着零下271度的液氦,只有在这种极端低温下,磁体才能产生强达8.3特斯拉的恐怖磁场,硬生生地把光速飞行的粒子按在圆形的轨道上。
而这一切极其昂贵的准备丶每年数亿欧元的电费,都只为了最后那惊天动地的一撞。
到底为什麽要撞?撞击为什麽能发现新的物理规律?
绝大多数普通人会下意识地产生一个普遍的错误观点:他们认为LHC就像是一台「超级破壁机」加「超级显微镜」。把两束质子加速到极快相撞,就像拿两把时速几百公里的铁锤互相硬砸,目的是为了把质子「砸得粉碎」,好看看质子里面到底是由什麽更小的「零件」拼装起来的。
这种想法对吗?如果在上世纪五六十年代,这麽想确实无可厚非。
因为那时候的物理学家,确实就是一群狂热的「微观拆解狂」。
他们造出早期的加速器,真的就是为了当锤子用,去硬砸原子核,从而发现了质子和中子;然后再造个更大的锤子,把质子也砸得稀巴烂,从而发现了里面包裹着的「夸克」。
在高能物理早期,大家比的就是谁的锤子大,谁砸出来的碎片多。
……
但在今天这个人类最高的高能物理殿堂里,这种认知就有些粗浅了。
因为到了二十一世纪,微观世界的常规「零件」早就被翻了个底朝天,受制于强相互作用力的「夸克禁闭」,质子也已经被砸得不能再碎了。
如果仅仅是为了看一眼质子内部的结构,根本用不着花几百亿欧元去挖27公里的隧道!
……