對撞噴出粒子示意圖。
9月10日，歐洲核子研究中心的科學家在瑞士日內瓦附近的大型強子對撞機控制中心忙碌。
在大型強子對撞機(LHC)上的4個大實驗中,共有來自80多個國家和地區的7000多名科學家和工程師參與。中國在這4個大實驗中投資數千萬元人民幣并將參與物理分析。中國科學院高能物理研究所、北京大學、清華大學、中國原子能科學研究院、中國科技大學、南京大學等科研院所和高校的科研人員參加了部分實驗。其中南京大學物理系就有近10位專家、學者參與其中。昨天,記者采訪了參與這項實驗的南京大學物理系的祁鳴教授及陳申見教授。
研究 南大參與制造尋找“粒子”儀器
祁鳴教授說,其實,早在1996年,南大就參與到LHC計劃中來了。LHC計劃除了加速器本身的研究、改造升級之外,共有四個大型探測器研究協作組進行實驗物理研究工作。其中ATLAS是個超大型的通用測量(探測器實驗,主要目的是探索質量的起源,即尋找理論預言的Higgs子的存在和超對稱粒子)。南大參與的正是這一項實驗。
在參與合作的第一階段,以南京大學為主承擔了液氬端蓋量能器和液氬前沖量能器重要部件的研制、加工任務,先后共參與設計并建造了33組模塊中的546塊銅吸收板和8400根鎢吸收棒等部件,還參與了8組模塊的安裝測試、束流實驗等工作。
祁鳴說,所謂量能器,通俗地說,就是測量質子、光子這些粒子的儀器,基本粒子用肉眼無法看到,只能用儀器進行檢測。儀器感受到信號后,再轉化成計算機數據,并進行存儲,通過計算機處理及科學家的物理分析,才能還原成當時的真實世界中各粒子的能量、動量以及路徑等物理參數,也只有這時才能判斷出,到底有沒有通過對撞產生我們猜測的粒子。而這涉及到的數據及其龐大。每年就有12-14個PB量級的數據(1個PB相當于10的15次方)。研究這些數據估計要花上10年才能得出結果。“南大先后制造了好幾批這樣的探測儀器,然后運到加拿大進行組裝,而后才運到歐洲粒子物理研究中心(實驗地),被推到探測器中,等待工作。”
昨天,首批質子已導入大型強子對撞機的環形隧道。祁鳴教授說,這個過程類似是一把“槍”(產生質子的發生器)將質子打進加速器中。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。而對撞結果可能要10年才能揭曉,因為要分析大量數據。
釋疑 “黑洞吞噬地球”絕無可能
此前，有人指責對撞實驗可能產生黑洞而“毀滅地球”。昨天,記者也就這個問題采訪了兩位專家。
陳申見教授表示，黑洞的產生條件非常嚴苛。要形成一個黑洞,最關鍵的就是密度和半徑。密度應該非常大,而半徑應該非常小。舉例來說,如果有一個地球那么重的物體卻被壓縮到綠豆那么大,才能產生黑洞。而這次對撞不可能產生這樣的結果,就算有極小的黑洞,會像水珠一樣立即被“蒸發”光了。
“天文學中認為,一些天體有很強的引力場,可以連光線都完全吸收進去,而沒有任何反射,就成為‘黑洞’。這說明該天體的能量極高,密度極大。”祁鳴教授說,我個人認為,對撞在瞬時間也許會釋放類似能量,但非常短暫,對宏觀世界不會產生任何影響。那些認為對撞會毀滅地球的說法是無稽之談。
綜合歐洲核子研究中心等多個科研機構的消息,科學家們盡管并不能肯定大型強子對撞機絕對不會制造出黑洞,卻確信即使真的制造出黑洞,它也不能吞噬周邊物質乃至整個地球。根據測算,一個大型強子對撞機里制造出的黑洞,其尺度僅為百億億分之一米(10的負18次方米),存在時間僅為十億分之幾阿秒(1阿秒為10的負18次方秒)。由于它存在的時間是如此之短,根本不能吞噬任何周邊的物質,因此不可能對地球構成任何危害。
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