如果把微观粒子比作宇宙中的“小精灵”,粒子对撞机就是捕捉它们的“超级神网”。
粒子对撞机的工作原理,有点像两辆高速赛车对撞。科学家利用电磁场把电子或者质子加速到接近光速,然后让它们迎头相撞。剧烈碰撞会释放巨大能量,能量按照质能关系转化,诞生出大量全新的微观粒子。
为了捕捉这些“碎片”,对撞机周围还会安装巨大的探测器。
北京正负电子对撞机外形酷似羽毛球拍,240米环形储存环搭配202米直线加速器。安装在对撞中心的北京谱仪Ⅲ,相当于一台超高精度“粒子相机”,能实时捕捉每一次撞击产生的每个新粒子飞出的轨迹、能量和电荷。通过分析这些数据,科研人员就能推断出刚刚诞生了什么粒子。
目前,世界上有几种主流的对撞机:有像北京正负电子对撞机这样的“环形加速器”,专门研究电子和正电子;也有像欧洲核子中心的大型强子对撞机(LHC)那样专门让质子对撞的“超级巨无霸”,它曾帮助人类找到了“上帝粒子”——希格斯玻色子。
粒子对撞机就是人类伸向微观世界的手,不断刷新着人类对物质本质的认知边界。它的每一次对撞,都是一次回溯宇宙大爆炸瞬间的机会,让我们得以窥见万物起源的奥秘。