什么是對撞機(jī)？

繼引力波、量子通信之后，又一個“高冷”的物理名詞成了新晉“網(wǎng)紅”——對撞機(jī)，因為科學(xué)“大咖”們最近在爭論中國現(xiàn)在要不要建大型對撞機(jī)“這種超大超貴的機(jī)器”。那么，對撞機(jī)究竟是什么？ 從字面上解析，對撞機(jī)就是讓某種東西在其中對撞的機(jī)器。而“大咖”們近日爭論的對撞機(jī)對撞的是高能物理領(lǐng)域被加速到接近光速的帶電微小粒子。

20世紀(jì)以來，人類對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)知已經(jīng)從分子、原子、原子核層次，逐步深入到更小的結(jié)構(gòu)單位夸克和輕子。如何對這些愈加微小粒子進(jìn)行研究，這活兒只能讓對撞機(jī)干。

“對撞機(jī)是人類探索微觀物質(zhì)世界的‘超強(qiáng)顯微鏡。科學(xué)家要研究的粒子愈微小，選用的對撞機(jī)體積就要愈龐大、粒子加速的能級也越高?，F(xiàn)代大型加速器的周長可達(dá)數(shù)十千米，造價在幾十億到幾百億美元不等?！痹趪鴥?nèi)外大型對撞機(jī)工作多年的上海應(yīng)用物理研究所所長趙振堂說。

對撞機(jī)家族成員眾多。按照對撞粒子的種類分，可分為電子對撞機(jī)、質(zhì)子-質(zhì)子對撞機(jī)、電子-質(zhì)子對撞機(jī)和重離子對撞機(jī)等；按照對撞機(jī)的形狀分，可分為環(huán)形對撞機(jī)和直線對撞機(jī)。中國科學(xué)院物理研究所研究員曹則賢介紹，雖然對撞機(jī)的種類各有不同，但對撞機(jī)中用于碰撞的兩束粒子一般會選擇一對正反粒子，如電子與正電子或者質(zhì)子與反質(zhì)子。

“一對高能正反粒子碰撞會湮滅，然后產(chǎn)生新的粒子。所以，對撞機(jī)可以幫助我們研究這些新粒子的內(nèi)在性質(zhì)、產(chǎn)率及其能量和動量的分布，理解粒子之間的基本相互作用，從而回答一些基礎(chǔ)物理問題，如到底有哪些基本粒子，有怎樣的相互作用，粒子的質(zhì)量從哪里來，物質(zhì)的起源等?！辈軇t賢說。

在科學(xué)家眼中，對撞機(jī)就像一個具有神奇法力的“大魔盒”。因為當(dāng)粒子被加速到極高能量、進(jìn)行對撞后，沒準(zhǔn)兒就會產(chǎn)生地球上極為稀少的重要物理現(xiàn)象，通過捕捉、測量這些新現(xiàn)象，人類可以進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)自然世界的基本規(guī)律。（葉艷玲摘編自新華網(wǎng)，記者余曉潔、吳晶晶、王琳琳）