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科學家探索宇宙起源尋找最小的粒子


2016年2月16日位於瑞士日內瓦近郊歐洲核子研究組織的對撞型粒子加速器
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在法國和瑞士邊界地下一百米,位於日內瓦的附近,有一條二十七公里長的隧道,叫做大型強子對撞機。

科學家在這裡努力解答生命的最大謎題:宇宙是由什麼組成的?在CERN,也就是歐洲核子研究組織工作的物理學家正在埋頭研究像反物質、暗物質,以及宇宙如何運行等問題。

這台機器看起來像一艘太空船,而它就像太空船一樣,正在幫助科學家前往他們從沒有去過的地方,以追求破解科學迄今無法解釋的:宇宙的起源。

他們可以確認理論物理學家預言的最小粒子的存在,並將原子的基本結構中的質子加速到接近光速,他們還可以創造反物質,但這並不意味著所有問題他們都了解。

科學家認為,在宇宙起源的所謂“大爆炸”,物質和反物質或負物質所產生的數量是相等的。

歐洲核子研究組織物理學者魯迪文·瑟德說:“原則上,如果兩者之間的區別僅僅是電荷,它們應該會重新結合,只剩下輻射。然而,我們在這裡,我正在和你說話,因此,這意味著在某個時刻,物質兼併了反物質,而這一定是因為物質和反物質之間有一些我們不知道的差異存在。”

尋找這些差異是CMS緊湊渺子線圈合作組織工作人員的任務之一,CMS是歐洲粒子實驗室的大型強子對撞機的四個主要研究點之一。

質子包的束流進行圓周運動,以順時針和逆時針方向行進,當物理學家做好準備,讓束流完成聚焦,然後讓它們在圓周的四個實驗地點之一發生對撞。

歐洲粒子實驗室束流部門操作團隊主管倫德·斯泰倫博格說:“如果我要讓沒有聚焦的束流碰撞,就像我的手指在這裡碰撞的可能性非常小。在試驗的任何一端,我們都將啟動聚焦磁鐵,把束流壓縮到很小的尺寸,這樣一來發生碰撞的可能性會增加。”

環繞電路的兩個束流當中的兩千億個質子,只有一百個會發生碰撞。

但目前,對撞機和它的相關實驗正處在為期兩年的維修和升級的關閉期,這種情況每三年發生一次。

美國之音因此有機會一窺外界難得見到的世界,而對科學家來說,這是個充電的機會。

CMS 合作組織物理學者兼副發言人帕特里夏·麥克布賴德說:“我想對我們來說,這是一個機會。我們正在研究改善探測器的方法,進行維修,安裝新的探測器,並為未來操作做準備,我們希望這個實驗能進行到2035年。”

CMS 緊湊渺子線圈合作組織有四千名左右的科學家,他們來自五十多個國家,包括歐洲各國、印度、中國、韓國、埃及,中東其它地區以及俄羅斯。

麥克布賴德說,科學家雖然喜歡實驗結果證實他們的預測,但,當結果不符時,他們也喜歡,因為這可能說明宇宙如何組成的非常基本的道理,因為許多事情還無法解釋。

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