今天我们说速度,在我们生活的世界中有一个速度极限,那就是真空中光传播的速度,当人类在上世纪知道了这个基本原理之后,就一直试图想接近,甚至想超过这个极限速度 。
【最高速度是多少 粒子加速器是如何加速粒子的】我们知道真空中的光速为每秒2亿9千9百7十9万2千4百5十8米,也就是我们常说的C,这是宇宙中所有无质量粒子天生所具有的速度,除了光子以外,还有8个胶子,它们是传递强力的作用粒子,当然还有引力子,它们生下来都在以光速运动 。
不过可惜的是,构成世界万物的粒子并不是上面的这些玻色子,而是有质量的费米子,只要有质量,狭义相对论就限制它不能达到光速,更不能超过光速,原因也很简单,因为物理学不允许破坏现实的因果性,所以我们必须坚持光速极限这个基本原理 。
话虽这么说,但是我们还是想让有质量的费米子打破光速极限!相信你曾经有听过中微子超光速的报道,中微子的自旋是1/2,半整数,所以它是费米子,和电子一样是轻子家族中的一员,是我们目前所知质量最低的一个基本粒子,就连宇宙第二轻的电子比中微子都重了数十万倍 。
所以当时中微子超光速的报道一出来,震惊科学界,因为人们觉得中微子很小,它可能还真就超光速了,但后来发现这完全是一场热闹,是我们的实验数据搞差了 。
不过人类一直以来还是没有放弃过超光速的想法,虽然我们在自然界找不到超光速粒子,但我们在实验室还有一个强大的工具,粒子加速器,顾名思义,就是提高粒子速度或者是能量的一种设备 。
其实粒子加速器建造的目的并不是为了验证宇宙的速度极限,也不是为了打破速度极限,而是为了了解物质结构,寻找新粒子的大型设备,不过这个实验的过程也是我们人类创造极限速度的场所 。那问题是我们是怎样通过加速器加速粒子的?
粒子加速器是怎样加速粒子的?
加速器也叫对撞机,最早的对撞机模型可以追溯到上世纪在曼彻斯特工作的卢瑟福,时间大约是1907年,这一年它用α粒子撞击金箔,观察了大量的α粒子被金原子散射以后的偏转的角度,通过这个实验,他知道了原子的质量绝大部分都集中在一个很小的核心里面,电子围绕这个核心运转,这是人类对原子结构最重要的一次探查 。
那么作为探针的α粒子是怎么来的?当时卢瑟福使用的α源是放射性镭元素,镭可以自然的释放出α粒子,速度大约为2.5×10?米/秒,约为光速的1/10,那么当时卢瑟福就使用这种速度的α粒子,就了解了原子的内部结构 。
但是随着科学的发展,人们想要了解原子内部的粒子结构,甚至是想知道这些粒子它本身内部的结构,那要怎么办?
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