粒子对撞机是如何保证两个粒子能撞在一起？ - 知乎542被浏览<strong class="NumberBoard-itemValue" title="6分享邀请回答39557 条评论分享收藏感谢收起1406 条评论分享收藏感谢收起粒子对撞机有什么用？-百科大全-就爱阅读网
粒子对撞机有什么用？
对撞机的主要指标除能量外还有亮度。所谓对撞机的亮度是指该对撞机中所发生的相互作用反应率除以该相互作用的反应截面。显然亮度越高对撞机的性能就越好。 目前建成的质子对撞机如欧洲核子中心代号ISR的交叉储存环，其能量为2×31GeV，它于1971年已投入运行。由于电子冷却及随机冷却技术（见加速器技术和原理的发展）的成功,使反质子束的性能大大得到改善,而且束流可以积累到足够的强度，从而有可能在同一环中进行质子－反质子对撞。欧洲核子中心于1981年将一台能量为400GeV的质子同步加速器（即SPS）改建成质子－反质子对撞机，并于1983年取得了极其重要的实验成果，发现了W±、Z0粒子。对撞机特点与同步加速器极为相似，对撞机呈环形，沿环安放着磁铁系统、高频系统、真空系统以及探测和校正系统等。此外，它沿圆环还有两个或两个以上专供对撞用的特殊长直线节，探测仪器就被安置在长直线节内的对撞点附近的空间中。使电荷相反，静止质量相同的两束粒子相碰比较简单，只要建立一个环就行了如果是电荷相同的同种粒子相撞，就必须要建立两个环。两个环的外加磁场方向相反。这两个环可以建在同一平面中，使其在几个交叉的地方进行对撞；也可以建立在上下两个不同平面中，用特殊的电磁场使两种粒子在长直线节内相撞，此外，高能量的对撞机还需要用一台高能加速器（一般用同步加速器或直线加速器）作为注入器，先把粒子加速到一定能量,再注入到对撞机中去进行积累,进一步加速及对撞。积累、加速及对撞是对撞机的三大机能，所谓积累是设法把高能加速器在不同时间加速出来的脉冲粒子束团积累在对撞机环形真空室（称为储存环）中。一般需要积累几十或上千个束团，才能达到对撞所需的强度。电子同步加速器的束流团的积累是依靠同步辐射来完成的，同步辐射虽然使同步加速器的能量难于进一步提高，但却使得电子束的横向及纵向的尺寸在加速过程中大大收缩，即密度大大提高，利用这一特性就可以积累一股很强的电子束流。质子却没有这种特性，这就需要用动量积累过程来得到强流质子束。积累以后，对撞机还可以将注入其中的高能粒子进一步加速到更高的能量，对撞机的这一作用与普通的同步加速器完全一样，粒子的能量是由安置在圆环上的高频加速腔供给的，在整个加速过程中，对撞机的磁场逐渐上升，高频腔的频率也被严格控制得与被加速粒子的回旋频率一样或成整数倍，从而使粒子不断地被加速到更高能量。当粒子被加速到预定能量后，对撞机的磁场就被维持在相应的恒定值上，粒子束就在环形真空室中不断地回旋，两束并在对撞区域内某点发生对撞。这时布置在对撞区周围的测量仪器,就可对碰撞时发生的事例不断地进行测量,剩下的没有起反应的粒子将继续在环里回旋运动，等到下一次到达对撞区时再度发生对撞。一直到束流的强度降低到不能再作物理实验为止，这时两股束流的寿命也就中止了。束流的寿命一般可达几小时或几十小时，所以作为注入器的高能加速器只有在积累过程中才把粒子束流提供给对撞机，而在对撞的过程中，还可供轰击静止靶的物理实验用。为了增加对撞的几率（即提高对撞机的亮度）。 目前正在研究中，实现这种对撞需建立两个环，一个是低磁场的常规磁铁环,以储存及加速电子；另一个是高场的超导磁体环,以储存并加速质子，两个环的半径相同并放在同一隧道中，所以电子的能量通常是几十吉电子伏，质子的能量为几百吉电子伏。随着加速器技术的提高,为了节约投资,新建的巨型加速器，往往在一个隧道中建造三个环，以便可能进行多种粒子对撞，例如质子质子、质子－反质子，电子－正电子、质子－电子对撞。电子直线对撞机为避免电子作回旋运动时同步辐射损失引起的困难，早在1965年已有人......余下全文>>
以下为粒子对撞机类型及其原理。（但图片无法显示，又粒子包括各种微粒）对撞机的类型 电子－正电子对撞机 又称正负电子对撞机，由于正负电子的电荷相反，所以这种对撞机只要建立一个环就可以了。相应的造价就比较低，目前世界上已建成的对撞机大部分是属于这一类的。但是，由于电子回旋时引起的同步辐射损失，使这种对撞机能量的进一步提高发生了困难，因为同步辐射功率与电子的能量二次方成正比，且与回旋半径的平方成反比，为了减少辐射损失，一般高能量的电子对撞机均采用大半径方案，即采用只有几千高斯的低磁场来控制电子的运动，即使如此，目前电子对撞机的最高能量仍然受到很大的限制，例如,10GeV的电子在曲率半径为100m的对撞机中运动时,每圈的辐射损失约为10MeV，如果对撞机中的回旋电流为1A，要补偿这束电子流的辐射损失，就需要平均功率为10MW的高频功率。假如正电子流也为1A，则总的平均功率为20MW，由此可见，对撞机中高加速频系统的功率绝大部分是用来补偿这一同步辐射损失的。辐射特性虽然给电子能量的进一步提高带来了困难，但也有一定的好处，这是因为电子或正电子注入对撞机后，由于电子的辐射损失，使电子截面受到强烈的压缩，电子很快集中到一个很小的区域中，其余的空间可以用来容纳再一次注入的电子，这样使积累过程简化，而且允许采用较低能量的注入器，通常采用直线加速器，也有采用电子同步加速器的。这种对撞机中所需的正电子是由能量为几十兆电子伏以上的电子打靶后产生的，为了得到尽可能强的正电子束，往往需要建造一台低能量的强流电子直线加速器。另外产生出来的正电子束尚需再度注入到注入器中，与电子一起加速到必要的能量，再注入到对撞机中去。由于正电子束的强度只及电子束的千分之一到万分之一，所以需要几分甚至几十分钟的积累，才能达到足够的强度。质子-质子对撞机 这种对撞机需要建造两个环,分别储存两束相反方向回旋的质子束，才能实行质子与质子的对撞。由于质子作回旋运动时，其同步辐射要比电子小得多，在目前质子达到的能量范围内，可以略去不计，因此为缩小这类对撞机的规模,尽量采用强磁场,这就需要采用超导磁体。另外，质子束的积累也不如电子对撞机那样方便，它必须依靠动量空间的积累来实现。为此，必须首先在高能同步加速器中，将质子加速到高能（一般为几十吉电子伏），依靠绝热压缩，将质子束的动量散度压缩上百倍，再注入到对撞机中去进行积累，质子对撞机中的高频加速系统主要是用来进行动量空间的积累及积累完毕后的进一步加速，因此所需要的高频功率也比电子对撞机小得多。由于上述原因，质子－质子对撞机的规模要比电子－正电子对撞机大，投资也较高。质子－反质子对撞机 质子与反质子的质量相同，电荷相反，也只需要造一个环就能进行对撞。这种对撞机发展得较晚，主要原因在于由高能质子束打靶产生的反质子束强度既弱，性能又差，无法积累到足够的强度与质子对撞。70年代后期，“冷却”技术的成功，给予这种对撞机巨大的生命力(见加速器技术和原理的发展)。由于冷却技术的成功，使得现有的高能质子同步加速器，只要它的磁铁性能及真空度够好的话，均有可能可以改成质子－反质子对撞机。今后再建的超高能质子同步加速器，均考虑了同时进行质子－反质子对撞的可能，由此可见，这一技术成功的意义是何等重要。实现质子－反质子对撞虽然比质子－质子对撞能节省一个大环，但也有一定的弱点，主要是由于尽管经过冷却及积累,反质子的强度仍然比......余下全文>>
上海师范大学天体物理联合研究中心教授李新洲昨天在接受本报记者采访时表示，LHC的成功开撞，或将掀开物理学崭新一页。而实验一旦成功，它将成为人类历史上理性战胜非理性的典型事件。首要任务：寻找“希格斯玻色子”作为目前世界上最大的粒子加速器，LHC于2003年开始修建，共有30多个国家和地区的5000多名科学家及工程师参与这一大科学项目，其中包括来自中科院高能物理研究所的中国科学家。全球科学界为何如此兴师动众？李新洲说，首要任务是为了找寻被喻为“上帝的粒子”的“希格斯玻色子”。希格斯玻色子44年前由英国物理学家彼得·希格斯预言，视之为物质的质量之源以及电子和夸克等形成质量的基础。希格斯提出，其他粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋，受其作用产生惯性，由此产生了质量。然而，在上世纪80年代粒子物理学标准模型所预言的62种基本粒子中，只有希格斯玻色子至今未“显形”。科学家希望，借助LHC产龚的超高能量深入物质内部，最终找到神秘的希格斯玻色子。“如果真能找到"上帝的粒子"，那么将是物理学发展史上的一座重要里程碑。它将证明，人类自20世纪下半叶起探寻物质基本结构的努力没有白费，意义极其深远。”对于LHC的惊天一撞，身为物理学家的李新洲满怀期待。同时，科学家还希望借力LHC重演大爆炸等宇宙起源问题。至于网上报道中有所提及的治疗癌症、摧毁核废料等“实用”用途，李新洲表示，这些只是LHC的副产品，并非科学界关注的真正焦点。
大型粒子对撞机将于9月10日正式启动，可是，有少数科学反对这项对撞试验，认为可能形成黑洞，毁灭地球。当然，负责这项工程的科学家已经多次进行安全评估，认为这种担心是多余的。大型强子对撞机不仅是有史以来建造的最大粒子加速器，且是有史以来建造的最大东西。科学家最初计划在2005年启动大型强子对撞机，但因种种原因，启动时间推迟至2008年9月，它将以接近于光速的速度对17英里周长内的小物体进行轰击，接着将这一过程中生成的物质粉碎，观测发生什么事情。问题在于，即便是理论家也不清楚究竟会发生什么事情，这就是他们为何首先从事这项研究，为何有人为了停止这项实验一纸诉状将他们告上法庭。大型强子对撞机项目的科学家坚称，实验没有任何危险，并预测观测结果将令科学发生革命性变化，将我们送入知识的黄金时代，当然，前提是我们能在这种实验中幸存下来。
那次的新闻早就已经被确认是误判矗。至于是否存在超光速粒子嘛，就现在的理论来说是没有的，也没有任何会存在的迹象。所以姑且先当作没有，要是哪天真的发现了再说。
原理:用两个以99.99％光速运转的质子相撞产生的能量及物质进行探究目的:探索宇宙大爆炸时产生的物质及能量,进而知道构成物质质量的粒子,完全了解宇宙大爆炸时到底产生了什么.但是实验结果要在几年后得出. 跟你说一件事:在这次实验中还有不少我们中国的科学家 !!
基本费米子分为 2 类：夸克和轻子夸克实验显示共存在6种夸克（quark），和他们各自的反粒子。这6种夸克又可分为3“代”。他们是第一代：u（上夸克） d（下夸克）第二代：s（奇异夸克） c（粲夸克）第三代：b（底夸克） t（顶夸克）另外值得指出的是，他们之所以未能被早期的科学家发现，原因是夸克决不会单独存在（顶夸克例外，但是顶夸克太重了而衰变又太快，早期的实验无法制造）。他们总是成对的构成介子，或者3个一起构成质子和中子这一类的重子。这种现象称为夸克禁闭理论。这就是为什么早期科学家误以为介子和重子是基本粒子。轻子，共存在6种轻子（lepton）和他们各自的反粒子。其中3种是电子和与它性质相似的μ子和τ子。而这三种各有一个相伴的中微子。他们也可以分为三代：第一代：e（电子） （电中微子）第二代：（μ子） （μ中微子）第三代：（τ子） （τ中微子） 玻色子（英语：boson） 是依随玻色-爱因斯坦统计，自旋为整数的粒子。这是一类在粒子之间起媒介作用、传递相互作用的粒子。之所以它们称为“规范玻色子”，是因为它们与基本粒子的理论杨-米尔斯规范场理论有很密切的关系。自然界一共存在四种相互作用，因此也可以把规范玻色子分成四类。引力相互作用：引力子（graviton）电磁相互作用：光子（photon）弱相互作用（使原子衰变的相互作用）：W 及 Z 玻色子，共有3种。强相互作用（夸克之间的相互作用）：胶子（gluon）粒子物理学已经证明电磁相互作用和弱相互作用来源于宇宙早期能量极高时的同一种相互作用，称为“弱电相互作用”。有很多粒子物理学家猜想在更早期宇宙更高能量（普朗克尺度）时很可能这四种相互作用全都是统一的，这种理论称为“大统一理论”。但是因为加速器能够达到的能量相对普朗克尺度仍然非常的低，所以很难验证而大统一理论主要的发展方向是超弦理论。胶子是强相互作用的媒介子，带有色与反色并由于色紧闭而从未被探测器观察到过。不过，像单个的夸克一样，它们产生强子喷注。在高能态环境下电子与正电子的湮没有时产生三个喷注：一个夸克，一个反夸克和一个胶子是最先证明胶子存在的证据希格斯粒子。希格斯粒子（Higgs）粒子物理学家们认为希格斯粒子与其他粒子的相互作用使其他粒子具有质量。相互作用越强质量就越大。希格斯粒子本身质量极大，但加速器能量还无法达到，而理论的计算也比较困难。物理学家们于2012年7月发现了希格斯粒子。标准模型预言存在2种希格斯粒子：H+和H0，但是也有很多科学家提出其他的可能性。62种基本粒子：　　一、轻子 （12种）{轻子主要参与弱作用，带电轻子也参与电磁作用，不参与强作用。}　　01、电子　　02、正电子（电子的反粒子）　　03、μ子　　04、反μ子　　05、τ子　　06、反τ子　　07、电子中微子　　08、反电子中微子　　09、μ子中微子　　10、反μ子中微子　　11、τ子中微子　　12、反τ子中微子　　二、夸克 （36种）Quark，层子、亏子 (6味×3色×正反粒子=36种)　　13、红上夸克　　14、反红上夸克　　15、绿上夸克　　16、反绿上夸克　　17、蓝上夸克　　18、反蓝上夸克　　19、红下夸克　　20、反红下夸克　　21、绿下夸克　　22、反绿下夸克　　23、蓝下夸克　　24、反蓝下夸克　　25、红粲夸克　　26、反红粲夸克　　27、绿粲夸克　　28、反绿粲夸克　　29、蓝粲夸克　　30、反蓝粲夸克　　31、红奇夸克　　32、反红奇夸克　　33、绿奇夸克　　34、反绿奇夸克　　35、蓝奇夸克　　36、反蓝奇夸克　　37、红顶夸克　　38、......余下全文>>
用particleIllusion(鼎鼎大名的幻影粒子库软件)可以轻易做到。
每个粒子不仅一定会有自己的纠缠粒子，而且自身对其它粒子而言，每个粒子又都是纠缠粒子。因为万有引力是所有物质的属性，所以每个粒子都因为万有引力而使自己成为纠缠粒子。另外磁场也是物质的属性，致使每个粒子都有极性，这样只有万有引力大于同种粒子同性相斥的力，纠缠粒子就会互相捕获。比如酒精粒子和水粒子的万有引力占明显的优势，或者因为二者异性，两种力叠加，而互相捕获。比如油粒子和水粒子的万有引力显明显的劣势，所以不能互相捕获，而产生油水不和。
大型强子对撞机是现在世界上最大、能量最高的粒子加速器，是一种将质子加速对撞的高能物理设备，英文名称为LHC(Large Hadron Collider)
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可以利用粒子对撞机穿越时空么？
我有更好的答案
时间旅行是科幻故事中经常出现的情节，最近有媒体报道说，外国科学家认为，欧洲大型强子对撞机可以使其成为现实。对此，中科院高能所粒子天体物理中心研究员陈国明表示：目前为止没有任何科学依据证明这种可能性。据报道，两位俄罗斯物理学家称，运行粒子对撞机可能造成的黑洞，要么小得用显微镜才能看到，要么大得可以让人们穿越时空，成为时间旅行的工具。其中一位叫伊戈尔·沃洛维奇的说：“时间旅行符合现代理论数学物理的原理，有一种时间机器名叫‘虫洞’，也就是一个通往另一时空的隧道。而当高能量的粒子相撞时，就有可能促使这种‘虫洞’出现。这就是我们说欧洲大型强子对撞机是时间机器的原因。”按照物理学的解释，“虫洞”是连接不同时间和空间的隧道，通过它可以到另一个星系或另一个宇宙，也可以回到过去。在物理性质方面，“虫洞”的入口和黑洞的入口非常相似，不同的是，被黑洞吸走就回不来了，而穿越“虫洞”后还可以返回。另一位持此观点的科学家伊丽·阿雷菲耶娃表示，要想造出时间机器，必须让时间和空间像一个圆环一样封闭，大型强子对撞机能做到这一点。“物理学中这种现象被称为‘像曲线一样封闭的时间’，它起码从理论上允许人们回到过去。”专家称：大型强子对撞机穿越时空没依据不可能据了解，欧洲核子研究中心大型强子对撞机对撞实验于今年3月30日取得成功。中国科学家参与到对撞机隧道里安放的4个探测器CMS（紧凑缪子线圈）、ATLAS（超环面仪器）、LHCb（底夸克探测器）和ALICE（大型离子对撞机）当中，其中，中科院高能所牵头对CMS和ATLAS探测器作出重要贡献。作为CMS实验中国组物理研究负责人，陈国明对上述俄罗斯科学家的理论并不赞同。陈国明说，所谓“虫洞”是一种连接黑洞和白洞的假设，按照这种说法产生了黑洞就有可能产生“虫洞”，因为黑洞就是“虫洞”的入口。而欧洲大型强子对撞机“产生黑洞”的说法已经在媒体上讨论过很多。按照超弦模型，一种能够把自然界四大相互作用力：引力相互作用，电磁相互作用，强相互作用和弱相互作用统一在一起的理论，对撞机中两个质子对撞以后可以产生迷你黑洞，但这样的黑洞寿命非常短，在产生的瞬间就会蒸发成大量的强子，被探测器探测到。记者了解到，超弦理论认为在每一个基本粒子内部，都有一根细细的线在振动，就像琴弦的振动一样，因此这根细细的线就被科学家形象地称为“弦”。不同的琴弦振动的模式不同，因此振动产生的音调也不同。同理，粒子内部的弦也有不同的振动模式，不过这种弦的振动产生的不是音调，而是一个个粒子。弦的运动非常复杂，以至于三维空间已经无法容纳它的运动轨迹，必须有高达十维的空间才能满足它的运动。陈国明表示，欧洲大型强子对撞机自3月底开机至今已有近5个月时间，到目前为止，尚未发现任何迷你黑洞的迹象。（付毅飞）
它速度快的话能制造出小型黑洞，但好似没听说可以穿越时空
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