對高速強子進行追蹤的設備
歐洲核子研究中心的大型強子對撞機正式啟動,將第一束質子束流注入對撞機。一個廣為流傳的謠言:對撞機可能生成黑洞,從而毀滅世界。人造黑洞真的會毀滅地球嗎?
2008年9月10日,歐洲核子研究中心的大型強子對撞機正式啟動,將第一束質子束流注入對撞機。這個本來是高能物理學家才能完全理解其操作原理和應用價值的大傢伙,卻成為了許多不懂強子為何物者的熱議話題。一些人之所以對這個儀器高度關注,不是它具有高深的物理學原理,而是一個廣為流傳的謠言:對撞機可能生成黑洞,從而毀滅世界。人造黑洞真的會毀滅地球嗎?
歐洲核子研究中心位於瑞士和法國交界處,它的主要研究目標是搞清楚究竟是什麼微粒構成了物質。而大型強子對撞機就位於這個研究中心地下80米的地方。這台超級儀器長27千米,內部總共有9300個磁體,是世界上最大的粒子加速器。過去20多年裏,來自全球40多個國家的一萬多名科學家,在打造完成這台超級機器。這個專案也有中國科學家參與其中,中國的投資和貢獻大約占了整個專案的1%。目前這台超級機器已經投入了大約60億美元,這還不包括它後期的運行費用和研究費用。全世界參加了這一科研專案。有人說,它是人類有史以來最偉大的科學試驗;也有人說,這台機器是繼阿波羅計畫以後,人類最具雄心的宏偉工程。
強子對撞探測器示意圖
大型強子對撞機主要包括強子加速器和強子對撞探測器兩個部分。強子對撞機的原理我們可以用撞車來進行理解,兩輛高速對開的汽車如果不幸撞在了一起,必然會撞壞車子,還會產生許多紛飛的碎片。強子對撞機就是讓兩束比原子還小的強子在強子加速器中同時加速,使它們在“奔跑”十幾千米之後,增加到接近光速的驚人速度,然後讓它們在強子對撞探測器裏強烈碰撞。它們碰撞時的速度是時速100千米汽車速度的1萬倍,這樣高速的兩束強子撞擊起來的力量是相當驚人的。科學家們的計算顯示:一個質子(強子的一種)在撞向另一個質子時,其攜帶的能量相當於一輛重400噸的火車以每小時200千米的速度前進時所具有的能量。大型強子對撞機將是一個極熱的機器。當兩束質子束相撞時,它們將在一個極小的空間內產生比太陽中心熱10萬倍的高溫。
既然高能強子的能量如此巨大,要是它們不按照既定的軌道行進,它們會不會從儀器中逃跑出來而導致大的災難?強子對撞機的加速管道上每一處都有強磁體,它可以約束強子按照既定的軌道前進,並為它們加速。雖然研究人員承認,強子對撞機中高能強子碰撞所能達到的能量級別是從前任何人造科技所無法達到的,但是他們表示,自然界的宇宙射線碰撞已經產生更大的能量,但是並沒有產生不良反應。研究人員稱:“在地球上,大自然已經導演了多次碰撞,相當於大約100萬次強子對撞實驗,不過地球依然存在。”轟擊地球的宇宙射線能量比強子對撞機中高能強子碰撞產生的能量要高上萬倍,如果對撞機能夠毀滅地球,那麼這份“戰功”早就被宇宙射線奪走了。
強子對撞探測器的內部構造
強子對撞機的加速管道
在強子對撞機啟動之前,一些人開始擔心機器會產生毀滅地球的黑洞,他們甚至向法院遞交訴狀,要求停止強子對撞機的啟動。一個廣為傳播的花邊新聞是,一個印度女孩獲知強子對撞機可能帶來世界末日,就提前自殺了。從理論上來講,強子對撞機是可能產生黑洞的,但是它不會毀滅地球,世界末日也不會到來。
根據科學家們的計算,強子對撞機每秒鐘可以發生約8億次的高速碰撞,而每次碰撞都能夠產生一些亞原子碎片,供科學家們篩選和研究。強子對撞機可以轟開人類所不知道的其他宇宙維度,它就可能釋放出巨大的能量,從而將其周圍的物質吸進去,形成人造的微型黑洞。然而,這個人造黑洞非常小,直徑只有百億億分之一米;而且這些黑洞不可能長大,它們能吸收的物質也就是周圍強子束中的一些物質。
英國劍橋大學的物理學家斯蒂芬·霍金在2005年的時候就提出一個理論:黑洞不但會吞食物質,還會吐出一些物質。這個理論也得到了天文學觀察的證實,因為天文學家發現一些黑洞周圍居然能夠產生新的星系,這些星系就是由黑洞吐出的物質產生的。為什麼人造微型黑洞會死亡,這是因為它們尺寸太小,吸收一些物質之後就會變得“消化不良”,最終只好吐出吸收的那些物質,這個黑洞由此垮塌、分解。人們對人造微型黑洞的誤解就在於他們認為,黑洞一旦出現只會毫無止境地吞食周圍的物質。事實上,宇宙中有許多大大小小的黑洞,但是宇宙中的星球並沒有被這些黑洞消滅掉,這就是因為這些黑洞的力量也是有限的,它們的“胃口”也是有限的。
這些人造微型黑洞可能會被地球重力場捕獲,但是它們很快就會“夭折”,生存時間僅為數萬億分之一秒,根本不可能成長為巨型黑洞,也不會對人們的生命安全造成威脅。現在,離大型強子對撞機啟動已經很多天了,地球照樣正常運轉,沒有人為此付出了生命的代價。因此,我們要多瞭解些相關知識,不要輕信那些謠言。儘管有人為人造黑洞擔憂,但是科學家卻期盼著可能出現的人造微型黑洞,比如霍金就表示:“如果真的能造出黑洞,進而驗證我的相關理論預言,無疑我將獲得諾貝爾獎。”
大型強子對撞機人造黑洞不僅不可怕,而且會為我們的生活帶來好處。如果它能夠揭示物質品質的形成原理,更多的物質奧秘就將揭開,比如,反物質的形成與合成,黑洞的形成與合成都將變得可能。反物質將有可能解決我們的能源危機問題,並且成為太空旅行和星際旅行的首選燃料。或許有一天,你能乘坐反物質火箭推動的飛船遨遊太空。
--黑與白--
設想中的反物質的飛船
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