中国欲建正负电子对撞机,杨振宁为何极力反对?

 行业动态     |      2020-03-22 18:58

引言:随着中国人民的努力奋斗,中国在各个领域都开始追赶世界的发达国家。近几年来,中国科学院高能物理研究院的院士们一直在申请建造CEPC(全程正负电子对撞机),追赶西方国家在这方面的进度,而杨振宁先生却表示极力反对。

正负电子对撞机其实是一种加速微观粒子的机器。我们知道,电子这种微观粒子是带有电性的。如果我们将一个电子放入一个电场中,那么它就会往电场的反方向运动。电子受到的力,与电场的强度成正比。我们对电场的电子进行受力分析,电子仅仅受到一个电场力。根据牛顿的第二定律,这个粒子会受到一个与电场力相同方向的加速度。电场的强度越大,加速度就越大。所以,如果我们想要将一个粒子加速到一定的速度,除了增加电场的强度以外,还能够增加电场的距离了。

但是由于场地以及建造成本的限制,电场的建造长度不可能无限地延伸。这时候,人们就开始往环形的粒子加速器发展了。根据洛伦兹力的定义,通电的导体在磁场中会受到一个水平偏转的力,开始做圆周运动。但是粒子的速度是在不断地增加的,所以加速粒子所做的圆周运功半径会不断地增加,运动轨迹就像蜗牛壳的纹路一样。这样一来,科学家们可以在一个环形加速器的中心开始加速粒子,当粒子的速度满足加速器外壳的半径时,粒子就会被导出。这种粒子加速器也被称为回旋加速器。

那么这种回旋加速器又有什么用呢?1803年,一位名为道尔顿的英国物理学家发现,物质的最小基本组成单位是原子。这项发现,解决了人类一直以来的困惑。无论是哲学家还是物理学家,过去一直就在研究物质的本质是什么。然而,科学家们并不满足于此。他们想要研究的,是原子又是由什么构成的呢?原子的半径只有人类头发丝的五十万分之一,而且原子内部还有强大的原子结合力在支撑着,想要打开原子的外壳,并没有那么容易。于是科学家们就想到,利用加速过的电子撞击原子,说不定就可以敲开原子的大门。

于是,卢瑟福利用阿尔法粒子轰击金箔,终于发现了原子的内部还有一个原子核。那么,原子核的内部又是什么呢?利用相同的方法,科学家们又发现原子核是由中子与质子构成的。而中子与中子又是由夸克构成。当我们回顾中学的知识时,我们会知道原子的质量大部分都集中在原子核的身上,原子核的质量又集中在质子与中子的身上。然而,质子与中子的质量并不再集中在夸克的身上了。根据科学家的研究,中子与质子中存在希格斯粒子,质子与中子是因为希格斯场的存在而产生了质量。

中国想要制造正负电子对撞机,就是为了通过不断的粒子撞击,获得希格斯粒子,敲开宇宙起源的大门。而杨老先生之所以反对,是因为建造正负电子对撞机的风险实在是太高了。粒子之间的对撞,只有百亿分之一的概率会出现希格斯粒子。而正负电子对撞机的建造成本则是上千亿的。花费大量老百姓的钱来冒这个险,杨振宁先生认为不值得。