万达娱乐 - 为什么研究小小的基本粒子,要用巨大的加速器

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1979年9月4日,华侨美籍物理学家丁肇中领导的高能物理实验小组,在西德汉堡的一台高能加速器上找到一种新粒子——胶子。当初,让我们来理解一下,为何研讨粒子都要用加速器!

  根本粒子是目后人们直接观察到的最小的粒子。

  根本粒子到底有如许小?假如有一种放大镜能把乒乓球放大到地球那样大,按同样的放大倍数来看根本粒子,也不过像一只乒乓球那样大。把一万亿个根本粒子排成一列横队,叫这列横队齐步穿过缝衣针的小孔,也还入不敷出。为了研讨这小小的根本粒子,物理学家却动用了直径大到2公里的高能加速器,这是为何呢?原来,在宏观天下中,物资静止的法则同我们平时生活中所见到的齐全不同。在微观天下里,粒子静止的时分,总有一条明确的轨迹;动摇则因此洋溢于空间的模式出现的。因此,粒子就是粒子,波就是波,谁也不会把它们混同起来。

  20世纪初,当物理学家的研讨深刻到份子、原子和更深的档次时,却发现这些渺小的粒子,有很多奇怪的行为,不能用以往的教训来诠释。法国有一名汗青学家叫路易斯•徳布罗意,他受到研讨实验物理学的哥哥的影响,转业研讨物资构造。1924年,他向巴黎大学理学院递交了一篇博士论文,在论文中他提出了一种新观点,以为任何一个粒子的静止都有一种波和它伴随,并影响到粒子的静止。这种波的波长,和粒子的动量成正比。因为我们肉眼所看到的物体质量太大,用德布罗意的公式来较量争论波长就十分之短,观察不到这种波的影晌。可是,对于原子和份子天下中的粒子来讲,这种波的行为却很强烈。徳布罗意以为,只有承认这个假设,就可以诠释如原子这类粒子的很多失常的行为。开始,大家对他的说法半信半疑,不久实考证实了徳布罗意的观点。这位新博士因此取得了诺贝尔奖。

  物理学家在摸索宏观天下时,常常采纳的一种方法是把一束已知性子的根本粒子作为炮弹,去轰击所要研讨的某种未知的根本粒子,经过观察它们之间的互相作用,来研讨靶粒子的性子。在研讨根本粒子的时分,为了看清它的构造,作为炮弹的根本粒子的波长,应当越短越好,或者是它们的动量越大越好;否则,因为动摇的强烈干扰,很难对靶粒子作出精确的丈量。可是,粒子朿的能量越大,它们就越难征服,就是要它们转个弯也很不复杂。处理的方法,只能把加速器的“跑道”弯曲的水平尽量减小,这样加速器的直径也就愈来愈大了。

  驰名的意大利原子物理学家恩里科•费米,曾幽默地说过:假如人们想要制造一台能量到达宇宙射线那样的加速器,这台加速器的圆周就会大得足以套到地球的赤道上。然而,人们置信,未来应用某种新手艺(如超导手艺),可以使加速器的尺寸大为放大。不过,从目前的状况来看,物理学中研讨的对象越小,运用的仪器设施的确是愈来愈大了。

来源:科普中国网

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@ Sat Sep 09 04:01:26 CST 2017 万达娱乐 阅读(234) 评论(0) 编辑 收藏