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利用这套对撞机,科学家能发现新粒子,还能解释世界的运行规律

更新:2020-09-16 编辑:万汇棋牌网址 来源:万汇棋牌网址 热度:6022℃

  大型强子对撞机的目的和原理是什么?

黄豆子,高能物理实验娘

  这个问题的答案如果全部说清楚几乎是万汇棋牌网址不可能的

  我努力简化出一个浅显易懂,并且逻辑清晰的答案。我更希望答案的逻辑可以让更多非物理领域的读者了解粒子物理科研解决问题的基本思考方式。

  零,前言

  问题问的是 LHC 的目的和原理,我认为比较合适的逻辑顺序是:

  要解决什么问题

  其中 LHC 能做什么

  LHC 怎么实现这些目的

  有很多角度可以阐述,我的描述会围绕标准模型这一理论展开。

  一,需要解决的问题

  我们可以认为所谓需要解决的问题就是,现状和物理终极目标之间的差距。

  终极目标:理论物理这门学科的终极目标很大程度上可以归纳为建立一套自洽的、能够解释客观世界一切运行规律的理论。

  现状:经过几代物理学家的完善,我们现在有一个叫做标准模型的理论。这套理论基本上自洽,可以解释大部分客观世界运行规律。

  拿标准模型和终极目标一比较,我们就可以发现,我们的问题是

  标准模型内部的自洽性和正确性

  标准模型解释不了的现象

  为了解决这两个泛泛的问题,我们可以进一步将问题具体化为

  标准模型理论的推论是否合理以及正确,理论预测是否都符合实验结果?

  标准模型是最基本的理论,以其为出发点,对于现有现象,不同的解释都能说通,那么其中哪一个是对的?

  现在有些现象标准模型解释不了,理论学家提出不同于标准模型的理论,那么其中哪一个是对的?

  还有哪些新的现在没有发现的现象也是标准模型解释不了的?

  二,其中 LHC 能做什么

  下一步我们想要将上述所提到的理论问题,转换为实验思维,叙述成具体的实验行为。而针对粒子物理领域,实验可以做哪些事?

  用实验寻找标准模型预测了但还没找到的粒子,以及测量标准模型的各种常数

  标准模型不同解释会预测不同现象,用实验去鉴定哪个预测会真的发生

  不同标准模型以外的新理论会预测不同现象,用实验去鉴定哪个预测会真的发生

  创造极端条件,产生新现象

  以上四条,其实多少可以概括 LHC 建立的目的。进一步考虑标准模型的具体内容,可以列出一系列具体的话题,包括

  寻找 Higgs Boson

  研究 Quark-gluon plasma中粒子的相互作用

  研究 Heavy flavor粒子的性质

  Hierarchy Problem

(责任编辑:万汇棋牌网址)

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