为什么对撞机会产生正负粒子对,对科学研究有何影响( 二 )


这么大的对撞机居然是用来研究非常微小的亚原子粒子的,这个景象好像有点滑稽 。为什么会是这样呢?其实环形对撞机是从回旋加速器基础上逐步发展出来的,回旋加速器是由美国物理学家劳伦斯发明,劳伦斯还因此得到了诺贝尔物理学奖 。劳伦斯最早发明的回旋加速器很小,可以直接握在手中,对粒子进行加速时有一个规律,加速器的半径越大、磁场越强,加速后粒子获得的动能也就越大 。
要更好地进行研究,就需要有更高能量的粒子,粒子物理学家对更高能量的追求几乎是无止境的,于是加速器越造越大,能量也越来越高 。粒子在磁场中受到的洛伦兹力不能对粒子进行加速,只有电场才能对粒子加速,如果用直线加速器对粒子进行加速,粒子在轨道上只能加速一次,加速通道越长,粒子就越容易达到更高的能量 。这样直线加速器也要建得比较长,目前长度一般要在1千米以上,
【为什么对撞机会产生正负粒子对,对科学研究有何影响】如果建造一个环形加速器,粒子可以在电场中加速,然后返回电场再次加速 。一个粒子加速到的能量越大,它就越需要折回 。因此,能量越高,加速器的半径越大 。对撞机虽然造好了,但是加速粒子的能量和宇宙中的一些高能粒子是没法比的,往往有几个数量级的差距 。但是,与依赖天空的宇宙射线相比,加速器不依赖天空,加速器可以提供更高的电流强度 。

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