(組圖)世界最大對撞機模擬宇宙大爆炸成功

(組圖)世界最大對撞機模擬宇宙大爆炸成功

新華網    2008-09-10 11:17:09

歐洲核研究組織的大型強子對撞器於北京時間9月10日下午啟動，展開激動人心的科學實驗----模擬宇宙大爆炸。京港台時間10日16時25分左右，第一束質子束流貫穿整個大型強子對撞機，宣告首次測試獲得成功。

當地時間10日10時25分(北京時間16時25分)左右，第一束質子束流貫穿整個大型強子對撞機，現場科研人員一片歡呼。歐洲核子研究中心大型強子對撞機10日正式啟動，將第一束質子束流注入27公裏長隧道內的對撞機。北京大學物理學院錢思進教授當天在位於日內瓦郊區的歐洲核子研究中心接受新華社記者專訪時表示：“這具有裏程碑意義，為在前所未有的對撞能量下取得新發現奠定了基礎。”
   
    參與大型強子對撞機上CMS探測器建設的錢思進介紹說，此次啟動還不是大型強子對撞機開始對撞，隻是將第一束質子束流注入對撞機，使其以接近光速的速度走通27公裏環形隧道;經過一段時間(數小時至數十小時)調試，在第一束質子束流走通對撞機並運行穩定後，再注入與其平行的第二束質子束流反方向運行。在相向平行運行的兩束質子束流穩定之後，再經過幾天至幾個星期的極其複雜細致的同步調整，才可能開始實現兩束質子束流的對撞。
   

    
    ATLAS是一台巨型數字照相機，能夠拍攝質子間6億次碰撞的照片
   
 

   錢思進說，如果一切順利，大型強子對撞機將在年底前實現兩束各達5萬億電子伏特能量的質子束流對撞，此能量將是以前世界紀錄的5倍。按計劃，質子束流明年夏天將達到7萬億電子伏特的設計能量。
   
    香港《大公報》等媒體報道，英國物理學家霍金指，這次實驗將是物理學“新黃金時代”，開物質和宇宙秘密寶庫。但有科學家擔憂，LHC其實是部“末日機器”，實驗可能產生微型黑洞，令“世界末日來臨”。史上最大的粒子撞擊器LHC，坐落在瑞士和法國邊界山脈深入46米至150米地底，從構想到建成曆時近20年，花了60億瑞士法郎，吸引80個國家5000名科學家參與。
   
    作為一項長期實驗的第一步，亞原子粒子束將被加速到接近光速而後發生對撞，撞擊會在一個微小空間產生短暫的達到太陽溫度10萬倍的高溫。分析師將密切關注整個撞擊過程，以尋找基本粒子。ATLAS(超環麵儀器實驗的英文縮寫)發言人彼得·詹尼說：“我們將進入物理學的全新領域。10日是一個非常重要的裏程碑。”ATLAS是安裝在環形隧道上的4個巨大實驗室中的一個。附在環形隧道周圍的探測器將監視撞擊過程。
   
    在一項長達10小時的實驗中，粒子束的運行距離可能超過100億公裏，足以在地球與海王星之間做個往返。在達到最大強度時，每一個粒子束擁有的能量相當於一輛以每小時1600公裏行進的汽車。大型強子對撞機將消耗120兆瓦特電量，相當於日內瓦所有家庭的用電量。
   
    有的科學家擔心，在啟動強子對撞機的問題上應該慎之又慎。實際上，自1994年多國參與製造大型強子對撞機以來，有些災難預言家便危言聳聽地指出，“複製”大約137億年前大爆炸發生後的宇宙初始形態，將導致一場災難。不久前，一支人數不多的持反對觀點的科學家向歐洲人權法庭提起訴訟。他們認為，大型強子對撞機實驗產生一個迷你黑洞的可能性雖然很小，但這種可能性並非不存在。
   

   
    將大型離子對撞實驗(ALICE)的內部追蹤係統運送到實驗洞並將它嵌入定時發射膛(TPC)
   
    一旦產生黑洞，地球將麵臨被吞噬的命運。更有人認為，後果遠不止產生黑洞這麽簡單，對撞實驗可能對時空結構引發災難性的連鎖反應，進而將整個宇宙撕成碎片。為此，他們提出了兩個可怕的假設。第一個假設：我們根本看不到任何預兆，可能用不了一個月的工夫，地球上的所有生命都將突然終結。在此之後，可怕的地震突然發生，海平麵迅速上升，超級海嘯襲擊世界各地海岸。最終，《聖經》中描述的世界末日降臨在我們人類頭上，整個地球走向毀滅。
   
    第二個有關世界末日的假設更加可怕：一點預兆都沒有，在大約十二分之一秒時間裏，整個地球便在太空中消失。在不到兩秒鍾時間裏，月球隨地球而去。8分鍾後，太陽被劈成兩半。在此之後，同樣的厄運降臨在太陽係其他行星的頭上。更為嚴重的是，太空結構裂縫導致的巨大破壞以光速向外蔓延，任何地外世界都將走到生命的盡頭。
   
    “大型強子對撞機實驗可能毀滅地球”，這樣的標題或許有助於增加報紙的銷量，不過媒體對事實真相未予重視，甚至有意忽略了重要細節。負責這次對撞實驗的科學家解釋說，首先，大自然可以產生比大型強子對撞機以宇宙射線形式產生的粒子的能量更高的次原子粒子。數十億年來，它們大量降落在地球上，然而我們現在還不是好好地呆在地球上，繼續寫有關它們的故事？
      
    第二，這些微型黑洞不僅僅是一些小黑洞，它們實際上隻有亞原子大小，也就是跟電子或質子差不多大。如果大型強子對撞機運行一百年，這些粒子產生的所有能量甚至還不能點亮一盞電燈。雖然大型強子對撞機產生的次原子粒子可達數萬億電子伏，但是大型強子對撞機產生微型黑洞的最大速率有可能是每秒一個，這麽小的速率根本不能對任何人造成可以感知到的危害。
   

    
    歐洲核研究組織(CERN)的科學家在瑞士操縱大型強子對撞器。

    
    第三，這些微型黑洞很不穩定，它們很快就會垮塌。事實上這些黑洞是朝著相反的方向發展，噴出放射物，所以最終會消失得無影無蹤，而不是不斷吞噬物質，變得越來越大，最後吃掉地球。第四，根據維爾納·海森貝格的“不確定原理”，任何事情都有些微發生的可能性，隻不過發生這種情況的概率非常小，也許在宇宙的一生中都不會有這種事情發生。
   
    當然也有專家認為，如果一件事非常非常罕見，可能在宇宙的整個一生都不會發生，那麽物理學家就應該告訴媒體這種事情不會發生。這次大型科學家實驗也會帶來一些神奇的副產品，比如改進癌症治療、摧毀核廢料的方法以及幫助科學家研究氣候變化。在一年的時間裏，這台機器裏的兩束質子將高速對撞，產生的數據足以裝滿560萬張CD。這意味著，物理學家不得不研製出一套複雜精密的係統用於快速處理信息。
   
    他們所說的網格（Grid）可能會成為其他很多用於處理大量數據的係統的模型。另一項工程的研究結果認為，可以從這次對撞中找到處理核廢料的新方法。歐洲粒子物理研究所的科學家們發現，將質子束（一種亞原子粒子）射進鉛板能產生一大批中子（另一種亞原子粒子），而這些中子又能將放射性廢料分解成無害的穩定元素。
   
    此外，歐洲粒子物理研究所也為醫學研究做出了貢獻，因為他們發現，可以用質子、碳離子甚至是反物質等帶電粒子束治療癌症。雲的形成對氣候和天氣是一個至關重要的因素，而這項研究可能會將歐洲粒子物理研究所置於爭論的中心，那就是除了溫室效應氣體之外的其他因素是否與氣候變化有關。
   
    研究人員將用來自質子同步加速器的質子束模擬宇宙射線，將它們射進一間所謂的“雲室”，看是否會形成小片的雲。今天開始，科學家們就會知道為建造大型強子對撞機花費那麽多錢到底值不值。
   
    大型強子對撞機實驗可能正讓一些人對世界的未來產生恐懼，但令所有人都沒有想到的是，有人居然將對撞實驗編成了說唱歌曲，讓物理學實驗與音樂扯上關係這種看似不可能的事情成為一種現實。這首說唱歌曲是由23歲的凱特·麥克阿帕恩創作並演唱的。據悉，麥克阿帕恩就職於CERN實驗室的新聞辦公室。
   
    說唱歌曲經常表現暴力和犯罪等主題，極少與高能粒子物理學扯上關係。從這個意義上說，麥克阿帕恩的行為可謂相當另類。這首說唱歌曲的一段歌詞是這樣的：“兩束質子在環中旋轉穿行/直至到達探測器的心髒/然後碰撞/所有在極小空間內聚集的能量變成質量並在真空中創造粒子。”
   
    歐洲粒子物理研究所發言人詹姆士·吉利斯說：“我們很喜歡這首說唱歌曲，物理學也能在音樂界找到它的一席之地。”麥克阿帕恩獲準在對撞實驗將發生的巨洞和隧道裏拍下她和朋友跳舞的畫麵。