第1-34章 預熱中,嘚飆演述對撞機(1 / 2)

小說:量子傳奇 作者:丹臺明月2

潭嘚飆實驗室中。

校長一行回到實驗室的時候,科學家們座無虛席地正在觀看大螢幕上的模擬動畫,瞭解光子對撞機的執行原理和執行過程。

眾人正要起身相迎,時光先生走在前面,抬手示意大家坐好,不需客氣。

潭嘚飆也做著同樣的動作,示意大家不必離座,同時對1268微笑著點了點頭,1268則微微頷首回應。

幾人坐定之後,工作人員調小了背景音樂。

光子對撞機預熱時間僅需3小時,辦公桌上的時鐘滴答作響,彷彿在訴說著時間的緊迫與科學探索的無盡征程。

時光先生微微側身,看向潭嘚飆,微笑著說道:“潭先生,還有些時間,能否為大家分享一下光子對撞機與強子對撞機的不同之處呢?”校長也投來期許的目光,輕輕點頭。

潭嘚飆微微挺直了身子,微笑著點了點頭:“光子對撞機與強子對撞機有著諸多顯著的不同。首先,從加速的粒子型別來看。光子對撞機主要加速的是質量為零且不帶電荷的光子。光子作為電磁相互作用的載體,其獨特的性質決定了它在對撞機中的特殊地位。在加速過程中,由於光子沒有質量和電荷,所需的能量相對較低。比如,要將一個光子加速到 10 億電子伏特的能量,可能只需要消耗約 100 兆瓦的能量。而相比之下,強子對撞機中加速的強子,如質子,其質量約為 1x10?2? 千克,帶有正電荷,加速難度大大增加。要將質子加速到 10 億電子伏特的能量,可能需要消耗約 1000 兆瓦的能量,是光子加速所需能量的 10 倍左右。

從相互作用的本質來看,二者也大不相同。光子之間的相互作用是透過量子電動力學的效應實現的。在經典電動力學中,兩束相交的光束通常不會相互偏轉、吸收或破壞,但在量子世界裡,光子對撞能夠產生正負電子對以及其他基本粒子等。據統計,在特定的光子對撞實驗中,產生正負電子對的機率約為 10左右。而強子之間的相互作用主要是強相互作用,這是自然界四種基本相互作用中最強的一種,它將夸克緊緊束縛在強子內部,並使強子之間發生複雜而激烈的相互作用。強子對撞的目的在於研究強相互作用的性質,挖掘物質深層次的結構,以及發現新的粒子和物理現象。例如,大型強子對撞機透過強子對撞發現希格斯玻色子的過程中,強子之間的強相互作用起到了關鍵作用。

對撞產生的末態產物也有著明顯的差異。光子對撞後,由於光子本身的特性,末態產物相對較為‘乾淨’,強子數量較少。在光子對撞實驗中,末態產物中強子的比例僅為 5左右。這使得在分析實驗結果時,特定物理過程的研究受到的干擾相對較小。我們可以更清晰地觀察到光子對撞產生的新粒子的衰變過程。而強子對撞後會產生大量的強子,形成複雜的末態產物。在強子對撞實驗中,末態產物中強子的比例高達 80左右。這給實驗分析帶來了巨大的挑戰,需要從海量的背景強子中分辨出目標粒子或物理現象,且強子的衰變過程也更為複雜。

從對撞機的結構和技術要求來看,光子對撞機需要特殊的技術來產生高亮度的光子束。比如利用傳統加速器與高能高頻率鐳射發生逆康普頓散射來產生高亮度的伽馬光束,然後使這些光束相互碰撞。要實現高亮度的光子束,需要精確控制鐳射的頻率和強度,通常鐳射的頻率要達到 101?赫茲左右,強度要達到 102?瓦每平方厘米左右。同時,對於光束的聚焦、準直和同步等技術要求極高,因為光子之間的相互作用截面相對較小,必須確保光子束的精確碰撞。而強子對撞機則因強子的質量較大且帶有電荷,需要強大的電磁場來加速和控制強子束的運動。大型強子對撞機就使用了大量的超導磁鐵來產生強磁場,引導質子束在環形隧道中運動。這些超導磁鐵的磁場強度可達 10 特斯拉左右,數量多達數千個。還需要複雜的束流傳輸線、束流清潔器等裝置來保證強子束的質量和穩定性。

最後,在科學研究的重點和應用領域方面,光子對撞機的科學研究重點主要在於探索量子電動力學的基本原理、驗證量子場論的預言、研究光子的量子結構以及尋找新的物理現象等。在應用領域方面,其技術可以為量子通訊、量子計算等領域提供重要的技術支援。例如,量子通訊中利用光子的量子特性實現安全的資訊傳輸,其傳輸速率可達每秒數千兆位元。而強子對撞機主要用於研究物質的基本結構、強相互作用的性質、尋找新的粒子和物理規律等。其研究成果對於理解宇宙的起源、物質的本質以及基本

本站所有小說均來源於會員自主上傳,如侵犯你的權益請聯絡我們,我們會盡快刪除。
上一章 報錯 目錄 下一頁
本站所有小說為轉載作品,所有章節均由網友上傳,轉載至本站只是為了宣傳本書讓更多讀者欣賞。
Copyright © 2025 https://www.hxsk.tw All Rights Reserved