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粒子对撞机造价近千亿,高能物理研究为何如此烧钱?我们造不造?
中国建不建粒子对撞机?
粒子对撞机主要作用是加速两股粒子流,使其以接近光速进行对撞,粒子在高能状态下对撞分裂产生人类未知的物质形态,从而研究宇宙万物的本源,该装置可以进行基本粒子如质子、电子等对撞实验;
粒子对撞机为了获得超高速粒子流,通常***用环形超级磁场来加速粒子,要达到接近光速,环形磁场必须长达数百公里才能使粒子加速到实验需求的速度;
粒子对撞机环形磁场的高强电流产生的磁场势必对周围环境造成影响,影响人类的正常生活环境,因此为了避免造成环境破坏,环形磁场必须建在地下数百米深度,这就导致工程浩大,建造费用极其昂贵;
欧洲粒子对撞机建成后,在对撞实验中发现了“上帝粒子”希格斯子,最近报道又发现了两种新的粒子,由此可见对撞机也仅仅是高能物理研究的一个实验装置;
至于中国是否要建粒子对撞机,必须要经过全面论证,首先国内是否有顶级物理学家能完成相关实验、并在量子物理领域有所建树,其二对撞实验能否为国民经济发展助力、能否开发对环境影响小新能源,其三建造工程是否可以带动相关领域技术进步、使中国在航空、材料等领域突飞猛进,其四中国是否已经有足够的闲钱用于对撞机的奢侈消费?
恕本民科大不敬,‘高能物理’这个称呼本身就是错误的,纯系受到了爱因斯坦质能方程的误导!实际上,唯一没有被人类发现的粒子是一个质量约在0.67kg的质量点,即俗称的最小的黑洞,具有宇宙中最大的原始引力和惯性,它没有任何能量,也不能转换成能量,与物理大咖们的想象正好相反,质量点不需要碰撞能量就可以制造出来!而物理大咖们却一根筋地非要钻一味加大碰撞能量的死胡同,不失败?才怪!
一旦有了对撞机经费的万分之一,本民科就可以在办公桌上制造出最小的黑洞,使庞然大物的对撞机沦为一堆破铜烂铁!
物理大咖们,本民科又,...又‘约架’了!
难道你们继续装聋作哑吗?
没关系啊!走着瞧!
我平时看问题的直观判断灵验率很高,认为此时间节点不宜花千亿人民币去建超级强子对撞机工程,建议我国把它延后些去办。当前要用这么多经费去搞前沿性的一些可应用的技术工程,如研究利用中微子去传输信息。把已知的中微子应用到实践中去,比把未发现的新粒子去应用要相对容易些。
既使我国在十五年内发现了诺奖级的新粒子,也不见得能在二十年内能把它应用到广泛实用性的信息领域去,有什么比先进的信息技术、生物工程和智能重要呢?不会闹笑话把末来可能会发现比希格斯玻色子更微观的粒子留着应用到机械领域去吧!科学家的思想和建义可不要太机械了哦!
可以预想到的是,美国和欧州人在未来十年内不会投入更多的钱到强子对撞机试验中去,在这方面他们的心血将越来越变凉,也很清楚发现更微观的粒子代价越来越高。或许获得过诺奖的杨院士全面考虑过这些问题,而有些国内学者一心想寻求自身专业探索的***。
虽然研究新粒子是去了解微观问题,但要作出宏观规划方面的考虑!慎重、慎重、千万要慎重!
理论物理学家废纸,实验物理学家费电,然而理论最终都需要实验来证明其正确性,高能物理的理论就是严重依赖实验的典型,当物理学家们预言一种新的粒子之后,造价上千亿的对撞机就要开始漫长的验证之路。
“上帝粒子”从上个世纪下半叶被预测存在后,一直到2013年才被造价60亿美元的欧洲大型强子对撞机所发现,并且这个发现只是证明了上个世纪某些高能物理理论的正确性,对于目前的人类文明来说没有一点实质性的好处。
物理学注定就是一个烧钱的学科,高能物理的目的之一就是研究微观粒子,而微观粒子只能通过对撞机来产生,并且随着理论的升级现有的对撞机功率是不足以验证已经升级了的理论的正确性的,唯一的办法就是花更多的钱造更强大的对撞机验证更先进的理论。
欧洲目前已经准备再建造一个210亿欧元的对撞机来做高能物理,而中国的王贻芳院士支持建造的大型对撞机将耗资1300亿人民币币,这还不算建成后的维护费。
从长远来看大型对撞机会肯定是要制造的,但前提是我们有这些“闲钱”去建造它,其实杨振宁建议的是中国在三五十年后再建造大型对撞机,因为那时候肯定比现在国强民富。
某种意义上来说物理学家就是地球上最开心的人,虽然他们动动嘴就能让国家花费上千亿建造大型对撞机,但是历史已经证明一个国家如果不注重科学技术就是要挨打的,所以也只能“痛并快乐着”
粒子对撞机(CEPC)到底造不造,已经争论了几年了。支持一方是中国科学院高能物理所所长、中国科学院院士王贻芳教授、反对现在造对撞机一方是杨振宁先生。双方都曾公开发表过意见与看法,但是从理由上,杨先生的意见更为的中肯一些。
不是不造对撞机,也不是造对撞机没用,杨先生的看法是不支持现在造对撞机,因为耗费巨大,并且每年也需要大量的经费。譬如欧洲的LHC,前前后后6000余名物理学家与研究学者在那里工作过,每年需要一大笔钱来做研究经费,LHC最大的成果就是2013年发现了希格斯粒子。当初美国也曾想在上世纪九十年代建造一个当时世界上最大的对撞机SSC,但后来由于某些原因撤销了这个计划,原本已经在建造的SSC被迫停止,30亿美元打了水漂,虽然美国没有建成大型粒子对撞机,但是人家的基础科学研究丝毫不弱于欧洲。
建造粒子对撞机不仅是建造费用,还有后续的经费支出、维护维修、升级费用等等,这些加起来确实不是一个小数目,这也是杨先生反对的原因之一。
造不造不是我们能说的算的,造了确实有好处,可以吸引很多的学者、物理学家前来研究,也有助于我国培养相关人才,更有可能发现新的物理现象,提出新的物理问题。不造也有理由,不是不造,是不在现在造。
对此你们有什么看法呢?欢迎在下方留言探讨。我是科幻船坞,感谢大家的阅读与关注
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电子是由什么构成的?什么形状?有多大?怎样运动的?速度有多快?
标准模型中有基本粒子的概念,比如光子,电子这些粒子就属于基本粒子,其不可再分,没有内部结构。
电子的形状很难描述,形状这个词是描述宏观物体的。电子的形状并不是球体的,也无法用形状这样的词语描述电子。我们平时看到的这样的照片,只是为了形象表达电子绕核运动,其电子并不是图中的球形形状。
电子不被观察时,既是波动的也是粒子性的。你说电子什么形状? 我更愿意相信电子是波粒二象性的形状。
电子没有固定的轨道和位置,科学家称电子为“点粒子”,它发生作用时,就类似于点,而不会填充空间。
电子的直径并不能很精确,只能大概锁定到10^-15m这个量级上。
电子虽然绕原子核运动,但却不像地球绕太阳那么规律。人类没有办法同时测量电子的速度和位置,也就无法得知电子的轨迹。所以我们只能被迫***用另一种形式描述电子的运动,也就是概率波。我们只能用概率统计出电子在下一秒出现在某点的几率多大,而不能确保电子在下一秒一定出现在某点上。
电子释放能量后其能级会降低,这些能量会变成光子。电子吸收能量后,其能级会升高。
其实高能级和低能级只是说电子出现在高能级区域和低能级区域的概率而已。电子吸收能量其能级增加,也只能说电子处于高能级的几率会增加,但依旧有出现在低能级轨道上的概率,只不过更低了而已。动态图中红点密度越大的区域,代表电子出现在这一区域的概率越大,反之亦然。
电子绕核速度要看在什么能级上,不同能级上的电子其绕核速度不一样。
第一能级绕核速度约为2.2×10∧6m/s
电子是由三个亚夸克构成的轻子,在原子中的运动速度也就四千公里以下,其半径0.049费米。粒子的质量是引力约束的能量,斥力提供的空间。根据实验数据质子的引力起力点0.6费米,则可以计算出电子半径。
对于电子的认知。
对于大多数普通人来说,电子就像一颗围绕着原子核不停旋转的小球。这种认知来源于我们最熟悉的中小学课本里的原子“行星模型”。
这个模型是1911年由发现电子核的卢瑟福提出的,而他的老师汤姆逊则在1987年通过研究气体放电现象发现了电子。电子的发现打开了通往基本粒子物理学的大门,每个时代的物理学家都在研究电子这个小东西。
如果电子是一个小球,那这个小球又是由什么构成的呢? 由于电子太小,[_a***_]一直测不出它的半径,只知道它小于10^(-19)m。
发展到现代粒子物理学,电子被认为属于标准模型里面的轻子,属于无法再继续分解的基本粒子。在某种意义上,电子可以看成一个零维的点,没有任何内部结构。
而以最新的原子“电子云模型”来说,电子也并不是围绕着原子核旋转,而是随机出现在整个属于它的原子能级空间中,并能在不同能级空间之间来回跃迁,就像包裹着原子核的云层一样。
从电子云图可以看出,电子完全没有任何明确、连续、可跟踪、可预测的像行星一样的轨道可循,这实际上也是“量子不确定原理”的必然结果,由于坐标与相应的动量不可能同时精确测定,所以,原子中的电子不可能具有确切的轨道。
我们无法确定电子在某时间点出现在原子内何处,但却能确定它永远无法出现在哪。上图的黑***隔线就是电子不同能级的分割线,也就是它们永远无法出现的位置。
这些分割线构成的面可以是平面、球面、锥面或其他曲面,被称为节面。所以电子在节面上出现的概率密度为零,也就是说,电子不会在这些面上出现。
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