http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2010-04-05
本报记者徐瑞哲
位于法瑞两国边境的欧洲大型强子对撞机,日前发生惊天一“撞”:在地下百米深处、周长27公里的环形隧道内,两股质子束以光速水平迎面相撞。欧洲核子研究中心期望,对撞点模拟出137亿年前宇宙大爆炸之初的“万物原点”,帮助人类“撞”见构成这个物质世界的最基础单元之一——“上帝粒子”。
此举有没有机会成功,有没有 “制造黑洞、毁灭世界”之嫌,记者昨日采访了沪上高能物理专家。
霍金打赌找不到“上帝粒子”
强子是一种亚原子粒子,是比原子还小的物质单元。在欧洲强子对撞机试运行时,两院院士严东生就告诉记者,这台对撞机的主要科学目标,便是找到 “上帝粒子”——希格斯粒子。19世纪末,人类发现电子,证明万物由更微观的结构单元构成。此后,粒子物理学家逐步建立起一套“标准模型”,就如同物理世界中的“元素周期表”。这个最最微观的“建筑模型”由 62个“基本粒子”搭建而成,其中61个都已得到验证,唯独最后一个基本粒子——希格斯粒子还停留在科学预言中。著名科学家霍金曾拿出100美元打赌说: “我们找不到希格斯粒子。”他认为,如果发现不了希格斯粒子,将更让人兴奋。因为那说明某些理论可能错了,我们需要再次思考。
人类一直猜想,暗物质、暗能量才是宇宙主体,而想要利用它们,必须先发现它们。这个“赌局”并没有输家,因为它既是科学命题,也是哲学命题,关乎“世界如何而来、我们如何存在”。
总能量达“上海光源”两千倍
助推质子这样的亚原子,使之加速到接近每秒30万公里的光速水平,需极大能量。中科院上海应用物理所核物理室主任马余刚介绍,我国最大科学工程——第三代同步辐射装置“上海光源”使用单向电子束,能量达35亿电子伏特;而欧洲强子对撞机使用相向而行的质子束,单束能量达3.5万亿电子伏特。因此,强子对撞机的双边总能量是“上海光源”2000倍。
据了解,“上海光源”能量已相当于普通X光机的上亿倍,而强子对撞机则在高得多的数量级上。马余刚认为,尽管这种高热已经达到宇宙大爆炸的起始水平,但只是在极小尺度、局部范围内达到,与大爆炸的物质总量相比,是微乎其微的。因此,即使这种高密度的能量聚集能产生引力无边的黑洞,这种黑洞也是小之又小,并非大质量、大级别的黑洞,不可能威胁外部世界。
沪科学家铸造“水晶洞”测能
其实,发现深深暗藏的“上帝粒子”,光靠高能量不够,还得靠运气。在强子对撞机环形隧道中,有一个两三人高的“水晶隧洞”——在各种粒子冲撞而过的瞬间,精确探测出它们的能量大小,从而分辨和捕捉那些刚刚新生、又稍纵即逝的粒子痕迹,形成数据和图像。
5000多根长方晶体棒像拼接木桶那样,构筑起这个 “水晶洞”。这种核心探测材料——“乌酸铅闪烁晶体”,是中科院上海硅酸盐研究所10多人团队、历经14年苦“炼”而成的。这批国产人工晶体的重要性能为世界首创,在多国参与的强子对撞机建设招标中中标。同时,这项成果也已走上产业化之路,上海成了同类高新材料的批量生产中心,产品可应用于医疗成像设备。
欧洲强子对撞机带动了国际尖端科研领域的整体水平。来自全球80个国家和地区的约7000名科研和工程人员参与了项目建设,包括近10所国内高校院所,他们在国际高科技舞台上尽显中国自主创新的竞争力和影响力。
【解放日报】