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世界由无数粒子组成,如何才能科学地观测到它们?

时间:2017-07-24 09:50:20  来源:人民网 放大 缩小 默认

  分子、原子、质子、中子、电子……这些极为微小的粒子构成了我们所看到的大千世界,然而,人的肉眼是看不到这些微小粒子的,想要观察它们,人们需要运用哪些仪器呢?

  大型强子对撞机局部图(图片来源:《华西都市报》)

  据新华社介绍,同步加速器是一种环形粒子加速器,可产生高速带电粒子束,它是人们认识物质的深层结构,探索原子核和粒子的性质、内部结构以及相互作用的重要工具。目前,全球共有数十个同步加速器,其中最大、能量最高的同步加速器为欧洲核子研究中心建于瑞士日内瓦附近的欧洲大型强子对撞机。

  作为同步加速器家族中的一员,强子对撞机具体是用来做什么的呢?其实,强子对撞机被称为人类探索微观物质世界的“超强显微镜”,它的职责就是让粒子进行对撞,据《科技日报》报道,强子对撞机主要的工作就是让粒子高速发生对撞,科学家们可据此研究粒子之间的相互作用。

  那么,强子对撞机的对撞原理和路径是什么呢?北京大学教授钱思进在接受《华西都市报》采访时表示,将质子注入到加速器系统里面进行加速,质子会沿着环形隧道行进,期间不断加速,持续获得能量。“和大家想象中不一样,质子进入加速器后并不是沿着一条直线运行的。”钱思进说,就像火箭发射一样,要经历多次加速的过程,质子的能量经历不同等级的加速后达到最大值。强子对撞机作为目前全世界最大、能量最高的一个粒子加速器,它可以把质子加速到7万亿电子伏特的能量——这是以前从来没有达到过的。

  中国科学院高能物理研究所副研究员、国家“青年千人计划”入选者朱宏博在接受《中国青年报》采访时表示,对撞机这类科学仪器对社会经济民生以及人类科技发展有巨大的推进作用。“比如从加速器技术发展出质子治癌技术,提高癌症治愈率;从加速器技术衍生出的散裂中子源、同步辐射光源等为材料、生物研究提供先进技术手段等;从对撞机实验发展出的诸多精密探测器技术也在国土安全、航空航天、工业探测、医疗成像等领域得到广泛应用。”朱宏博说。(乔亚玲)

  本文由中科院物理所副研究员罗会仟进行科学性把关,目前的主要研究领域为超导、电子、电磁、半导体、自动化、中子散射等。

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