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今日将成为物理学上的里程碑

2008-09-10
世界最大机器10日启动,科学家将注入第一批质子,为高速粒子对撞实验做准备
“今日将成为物理学上的里程碑”
2008.09.10 国际社会 新闻晨报
大型强子对撞机建于瑞士和法国边境地区地下100米深、全长26.659公里的环形隧道中,小图为局部。
陈立希(新华社供本报特稿)杨孝文(本报专稿)

欧洲大型强子对撞机(LHC)定于10日启动,加速第一批质子,测试超导电磁体控制性能,为高速粒子对撞实验做准备。

一些科学家预言,10日因此将成为物理学研究的重要里程碑。

然而也有科学家担心,高速粒子流对撞产生的巨大能量会产生 “黑洞”,瞬间吞噬地球。这部世界上最大的机器究竟能造福人类还是会引发灾难呢?

碰撞点将产生极端高温

大型强子对撞机是世界最大的粒子加速器,建于瑞士和法国边境地区地下100米深处的环形隧道中,隧道全长26.659公里。

对撞机“开足马力”后,能把数以百万计的粒子加速至将近每秒钟30万公里,相当于光速的99.99%。粒子流每秒可在隧道内狂飙11245圈,单束粒子流能量可达7万亿电子伏特。

欧洲核子研究中心定于10日将第一批质子注入对撞机,开始加速测试。科学家将检验对撞机各组成部分电路,检测对撞机整体运行状况。

如测试成功,欧洲核子研究中心下一步将着手反方向的粒子加速测试,为粒子高速对撞做准备。

运行方向相反的两束高速粒子流一旦对撞,碰撞点将产生极端高温,最高相当于太阳中心温度的10万倍。

大型强子对撞机探测器“ATLAS”项目发言人彼得·热尼8日告诉法新社记者:“我们将(由此)进入一片物理学新领域。周三(10日)将是非常重要的里程碑。”

2000多名科学家参与研究

大型强子对撞机2003年开始修建,将近80个国家和地区的2000多名科学家参与这一研究项目。科学家希望,能够在对撞机前所未有的对撞能量帮助下,探秘“希格斯玻色子”和其他未解之谜。

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,受它的作用产生惯性,最终有了质量。

在粒子物理学标准模型所预言的62种基本粒子中,只有希格斯玻色子迄今仍未“显形”。

希格斯即将迎来80岁生日,今年参观大型强子对撞机后感慨道:这一机器让他找到信心,“几乎可以确定,不久就可以发现希格斯玻色子”。

帮助研究宇宙大爆炸

另外,科学家期望借力对撞机研究“超对称理论”和宇宙大爆炸等内容。欧洲核子研究中心主管罗伯特·艾马说,他相信科学家将借助于这一机器获得重大突破性发现。

艾马说,一次试运行足以产生一大堆数据,科学家需要大量时间分析,“要想着手发现新东西,需要数周或数月时间”。

大型强子对撞机定于今年年底前全部建成,开始投入正式运行。英国《新科学家》杂志评论说:“大型强子对撞机不只是一台机器,还代表了我们这代人对知识的渴求。”

疑虑:对撞会产生黑洞吞噬地球

有科学家认为,在启动强子对撞机的问题上应该慎之又慎。实际上,自1994年多国参与的欧洲核子研究中心首次提出制造大型强子对撞机以来,就有灾难预言家指出,“复制”大约137亿年前大爆炸发生后的宇宙初始形态,将导致一场灾难,虽然这种可能性很小,但危险是真实存在的。

不久前,一些持反对观点的科学家甚至向欧洲人权法庭提起诉讼。他们认为,大型强子对撞机实验产生一个迷你黑洞的可能性虽然很小,但这种可能性并非不存在。一旦产生黑洞,地球将面临被吞噬的命运。对此,他们提出了两个可怕的假设。

第一个假设:我们根本看不到任何预兆,可能用不了一个月的功夫,可怕的地震突然发生。几天后,地震造成的混乱将达到灾难程度。城市被夷为平地,变成一片废墟,海平面迅速上升,一连串超级海啸袭击世界各地海岸,数百万人被无情吞没。此时此刻,地震发生的随意性已达到令人惊愕的地步,这已不再是众所周知的地质断层那么简单,而是告诉人们一个可怕的事实——一件毁灭性的事情正在发生!

最终,世界末日降临在人类头上。整个地球走向毁灭。炙热的熔岩残忍地冲刷着陆地,海水开始沸腾,可怕的飓风将建筑物和森林夷为平地。随着地壳继续破碎,一座又一座山川最终崩塌。构成这颗星球的物质开始消失,数万亿吨水、岩石、空气以及生物被无情吸入一个由超级力量形成的死亡漩涡。从空中看,我们的蓝色家园迅速消失,最后化成一道闪光。

第二个有关世界末日的假设更加可怕:同样,整个过程一点预兆都没有。在大约十二分之一秒时间里,整个地球便在太空中消失。在不到两秒钟时间里,月球随地球而去。 8分钟后,太阳被劈成两半。在此之后,同样的厄运降临在太阳系其它行星的头上。更为严重的是,太空结构裂缝导致的巨大破坏以光速向外蔓延,任何地外世界都将走到生命的尽头。

解答:微型黑洞不会影响到人类

大型强子对撞机实验可能毁灭地球吗?为此,欧洲核子研究中心不得不委派一个专家小组,借助于计算机向人们证实,这种情况不可能发生。法国方面也作了类似安全评估。

负责这次实验的科学家解释说,首先,大自然可以产生比大型强子对撞机以宇宙射线形式产生的粒子的能量更高的次原子粒子。这些高能粒子通过太空中巨大的磁场和电场提供的能量获得加速度。数十亿年来,它们大量降落在地球上,我们现在不是还好好地呆在地球上吗?

第二,这些微型黑洞实际上只有亚原子大小,也就是跟电子或质子差不多大。如果大型强子对撞机运行一百年,这些粒子产生的所有能量甚至还不能点亮一盏电灯。虽然大型强子对撞机产生的次原子粒子可达数万亿电子伏,但是大型强子对撞机产生微型黑洞的最大速率有可能是每秒一个,这么小的速率根本不能对任何人造成可以感知到的危害。

第三,这些微型黑洞很不稳定,它们很快就会垮塌。事实上这些黑洞是朝着相反的方向发展,喷出放射物,所以最终会消失得无影无踪,而不是不断吞噬物质,变得越来越大,最后吃掉地球。黑洞通过释放放射物最终消失这个过程,是由剑桥大学物理学家斯蒂芬·霍金提出来的。所以,这些次原子大小的黑洞会自然而然地自毁。一些评论人士称,这些微型黑洞可能会被地球重力场捕获,但是它们消失得太快,根本来不及对任何人造成危害。

第四,记者给物理学家施加压力,要求他们声明这种最糟糕的假设不会发生。科学家之所以避而不答,并不是因为他们认为这种事情可能会发生,而是因为量子论中有一个漏洞。根据维尔纳·海森贝格的“不确定原理”,任何事情都有发生的可能性,只不过发生这种情况的概率非常小,也许在宇宙的一生中都不会有这种事情发生。
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