LHC有什么用？这帮白痴科学家在找死吗？

2025-02-06 05:41:27

推荐回答（5个）

回答1：

大型强子对撞机（LHC,The Large Hadron Collider）是一台粒子加速器。它建造在位于瑞士日内瓦的欧洲粒子物理实验室—— CERN(Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire，原是欧洲粒子物理研究理事会的法语名称，后名字用在欧洲粒子物理实验室上)。CERN是目前世界上最大的物理实验室。LHC的建造过程几经周折，其启用时间也不断延后。LHC已经正式定于2008年9月10日正式投入运行。它将两束质子以14TeV的极高能量对撞，将超过目前在美国芝加哥费米国家实验室运行的正反质子对撞机Tevatron的能量（1.96TeV），成为全世界能量最高的强子对撞机。

LHC 取代了CERN原有的 LEP（大型正负电子对撞机）。它将坐落在 100m 的地下一条周长为27km的圆形隧道里。它能将两束质子加速到 7 特电子伏的能量，然后发生碰撞。在动量中心系中，质子碰撞所达到的能量将会有 14TeV。与LEP不同，LHC是对质子加速，而每个质子有三个夸克组成，因此LHC是强子对撞机，它将产生大量的强相互作用本底数据，但却可以达到较LEP更高的能量。

在向 LHC 注入之前，质子速将存放在 CERN 现有的加速器复合体里。这是一个机器的附带装置，里面有不断增加的能量。每次将质子束注入后，出来的将具有更高能量。

LHC 必须拥有能制造 8.36 特斯拉的磁场，才能把带有 7电子伏特能量的质子的轨道弯曲成环状。这就要应用超导的性质。超导性是特定物质的一种性质，在极低的温度下它们的电阻会消失。LHC 将会在比室温低 300 度的环境下工作（甚至比外太空更冷！）。LHC 的实验使用最高科技的加速器、超导电磁铁等。1296 块超导电磁铁和超过 2500 块的其它磁铁将引导质子束的运行方向和使它们产生碰撞。它们之中有各种各样的磁铁，有大的，小的，有超导电的，调焦的，还有四极的。当 LHC 竣工以后，它将会是世界上最大的超导电设备。

五项实验都配有检电器。它们将质子束碰撞时的信息记录下来并传送给我们。它们将处理比现在整个欧洲通讯网络信息量还大的数据。

LHC 的使命
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因为我们现在对宇宙的认识还不完整，在过去一个世纪中，众多物理学家的理论和发现揭示了粒子与力的标准模型这一个描述物质基本结构的图景。在现在，标准模型已经被广泛验证，并被应用于解释并预言广泛的物理现象。不断重复的精确实验出来的结果与标准模型的预言精确匹配。不过，由于它还留下了很多未解之谜，所以，故事远未完结。

在这些疑惑当中，最令人困惑的是：

1：为什么基本粒子会有各自不同的质量呢？由于我们对这个如此简单的观念的理解如此的少，所以这个问题实在引人注目。这个问题的答案可能就是标准模型中一个叫“希格斯机制”的思想。根据这个思想，整个空间被一个所谓的“希格斯场”所充满，粒子通过与这个场相互作用而获得质量。与希格斯场相互作用强的质量就大，反之质量就小。这个希格斯场至少联系一个新的粒子，我们叫它希格斯玻色子。如果这样的粒子存在的话，LHC 就可以探测到它。

2：另一个疑问是关于四种力为何存在的。当宇宙诞生不久，还没变冷的时候，可能四种力的行为是一样的。粒子物理学家希望找到一个单一的理论体系来证明它，现在已经有了一定的进展。在19 世纪70 年代，电磁力和弱力已经被统一为一个单一的理论。几年以后，这个理论被一场在 CERN 举行的、后来获得诺贝尔奖的实验所证实。但是，四种力中强度最弱的引力和强度最强的强力还是水火不相容。力的统一暗示的一个流行的观点就是超对称（简称SUSY）。超对称预言，每一个已知粒子都有它的超对称“伙伴”。如果超对称是正确的，那么这些超对称粒子应该会在LHC中被找到。

3：反物质给我们出了另一个谜，LHC 能够帮助我们解答它。我们曾经一度认为反物质是物质的完美镜像。如果你将物质替换成反物质，然后在镜子中观看结果，你不会察觉与正常的有何不同。现在我们知道，这种镜像是不完美的，这就导致了物质与反物质之间的不平衡。LHC 会成为一个很好的“反物质镜子”，能让我们用至今最严酷的实验来检验标准模型。

这只是LHC能够回答的部分问题。历史证明，最伟大的科学进步往往是无法预料的。尽管我们有一个建造LHC的绝佳理由，但自然总是出人意料的。

有一件事是确定的，就是LHC会改变我们对宇宙的看法。

LHC 的运转
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由于需要同时对两束粒子进行加速，LHC 实际上是一台“二合一”的机器。它将会包括被包裹在同一个套子和低温保持器里边的两套超导磁铁隧道（环）。这种独特的构造不但节省空间，而且帮我们节约了经费的25%！

两个环会被超级质子同步加速器(SPS)送出的预加速到 0.45 特电子伏的质子所充满
，然后将这些质子加速到接近光速，拥有7 特电子伏的能量。我们所说的“质子束”实际上是连续的许多被压缩的质子群。这两个 LHC 的粒子束会有 2853 个含有 1001 个粒子的群组成。一旦能量达到 7 特电子伏，两束粒子束会进行长达几小时的反向绕行。在这段时间里边，粒子会在 LHC 中作 4 亿次绕行。这真的是一个天文数字。在每一圈，粒子束会被强迫在指定的、放有探测器的地点碰撞。在10 小时以后，粒子束会丧失大部分能量，所以 LHC 必须重新清空并注入粒子。

技术挑战
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重要参数
在 LHC 中，质子碰撞所产生的能量可以达到 14 特电子伏特，是以往的加速器的 10 倍。但是，仅仅只有能量是远远不够的。如果要想保证一个有效的实验，比如说完成 LHC 所计划的探索，还需要考虑一个很重要的参数：亮度。

碰撞的亮度是与每秒钟碰撞次数成正比的。然而，在以往的加速器中的碰撞亮度最多达到 L = 1032cm-2 s-1 ，在 LHC 亮度可以达到 L = 1034cm-2 s-1 。在每个环中注入 2835 群含有 1011 个粒子就可以达到这一点。这种前所未有的能量和亮度给设计与运行带来了严酷的考验。

干扰效应
当粒子正在环行 4 亿圈时，有几种效应会使粒子束变弱，亮度变暗。让我们来看一下几个主要问题，以及 CERN 的科学家如何试着解决它们。

粒子束效应
当两群粒子在一个物理探测器中间相遇时，只有一小部分的粒子会迎头相撞，产生我们想要的结果。其他粒子会被反向的群的电磁力推偏离。这种偏离，对密集的粒子群效应更大。如果在每一圈的偏离都累积起来，很可能会导致意外的粒子损失。这种粒子束效应已经在以前的加速器中被研究过。实验表明，我们如果想使粒子束保存实验所需的更长的时间，粒子束的密度就不能超过一个极限。为了达到我们想要的亮度，LHC 需要尽可能地靠近这个极限。

集体不稳定性
当在 27 千米的 LHC 管道中以接近光速运行时，每一个质子群都会留下一个影响下一群粒子的电磁场。这可能会导致粒子束的丧失。这种集体不稳定性在 LHC 中会变得更严重，因为为了达到更高的亮度，我们需要更大的粒子束。仔细地控制在粒子束周围的元素的电磁属性与利用改进了的反馈系统可以将这种效应减到最低。

混沌运动
除了已经提到的粒子束效应以外，引导以及聚焦的电磁场如果稍微与线性预定有偏离的话，会导致粒子束有混沌效应。这样的话，在许多次环行后，粒子可能会丢失。
在 LHC 中，粒子注入能量中，不完美的电磁场产生的不稳定效应更为明显，因为缺陷的程度更大，粒子束占据环绕横截面的一个更大的部分。

解决它有两种途径：
1、我们必须估计动态孔（在要求时间内粒子束能保持稳定的环绕横截面部分）的大小，保证它比注入的粒子束横截面更大，并留下一道足够安全的边沿。
2、直到现在，还没有一个理论能充分精确地预言在非线性场中粒子束的长期行为。所以，我们用计算机模拟追踪数以百计的粒子一步步穿过 LHC 的磁铁上百万圈。模拟结果被用来确定在设计以及制造中电磁铁质量的可以容忍的偏差。

熄灭
不管怎么细心，粒子束的寿命不会是无限的。也就是说，一部分粒子会散射到管壁并且丢失。在这种情况下，粒子的能量会在周围的金属材料中转化成热，又可能会导致需要低温的超导电磁铁“熄灭”。在 LHC 中 5000 个超导磁铁的任一个的熄灭，都会使机器的运行中断几个小时。为了避免这样的事情，一个瞄准系统会在不稳定的粒子碰到管壁之前捕获它们，从而限制在远离超导电磁铁的隔离区域内的损失。为了设计更有效的控制系统，安全工程师们正在用先进的电脑程序去研究耦合的磁铁受一次“熄灭”产生的热量的影响的分析。

官方对撞的模拟视频http://cn.engadget.com/2008/09/10/lhc-acceleration-expalined/#comments

回答2：

不能这么说啊，好奇心是人类进步的原因，没有好奇心有你这么好的生活么，什么的发明和创新都是从好奇开始的（没有好奇我能回答你的问题么...）

因为我们现在对宇宙的认识还不完整，在过去一个世纪中，众多物理学家的理论和发现揭示了粒子与力的标准模型这一个描述物质基本结构的图景。在现在，标准模型已经被广泛验证，并被应用于解释并预言广泛的物理现象。不断重复的精确实验出来的结果与标准模型的预言精确匹配。不过，由于它还留下了很多未解之谜：
1为什么基本粒子会有各自不同的质量呢？
2：另一个疑问是关于四种力为何存在的
3：反物质给我们出了另一个谜

这只是LHC能够回答的部分问题。历史证明，最伟大的科学进步往往是无法预料的。尽管我们有一个建造LHC的绝佳理由，但自然总是出人意料的。
有一件事是确定的，就是LHC会改变我们对宇宙的看法。

也许这次是人类智慧的转变，令科技上一台阶，发现些新的东西
当然，有利有弊，但是你不能因为说有危险就完全否定他

补充下：产生的黑洞是极为微小的，宇宙中有很多过程会产生高能粒子，比LHC实验的能标要大很多，所以LHC实验不会给我们带来任何威胁

好不容易啊选我谢谢

回答3：

1、探索科学是具有前瞻性的！你现在看不出他的意义，可是在未来它确是大有用处的！就如同古希腊时期对圆锥曲线的研究，当时根本不知道其意义！后来却对天文学的发展产生了巨大的作用！
2、就算形成了小型黑洞，也会在很短时间内消失！粒子形成的黑洞是相当不稳定的！就算生成的黑洞有那么稳定，那个黑洞也是质子形成的，带有一定量的电荷，可以通过电磁场对它的作用把它加速到接近光速，然后送出外太空！
3、另外，人类的幸福是通过科学和全人类的思想素质共同进步而不断升华的！只有两者共同进步才行！所以发展科学是很有必要的，特别是基础科学！LHC研究的就是基础科学！
4、我们是不可能完全了解神的，我们只能无限接近他！

回答4：

宇宙其实是一个很复杂但很精确的程序，研究宇宙的起源可以帮助我们搞清楚它的初始变量，从而更深入的理解一些物理原理，有很多科学研究刚开始并不能带来明显的用处，比如集合论刚发表时只是纯粹数学上的进步，但几百年后的计算机技术就建立在集合论引出的离散数学上。
至于黑洞的问题是不学无术的媒体在夸大其词，粒子对撞机只能形成微型黑洞，按照霍金的理论微型黑洞在很短的时间内就会因黑洞辐射而自己消失。
至于为什么科学家要孜孜不倦的追求真理，建议你去仔细看一下刘慈欣写的《朝闻道》，小说中描述的情景与这件事非常类似。

回答5：

LHC是欧洲核子研究组织（CERN）建造的大型粒子加速器，用于加速高能量粒子，让科学家们研究基本粒子的性质和相互作用。这些实验可以帮助我们更深入地了解宇宙的本质和演化，对于解决一些重要的科学问题，如暗物质、暗能量等具有重要的作用。此外，LHC的建造和实验也带动了现代科学和技术的发展，促进了许多新技术的产生和应用。而且，科学家们进行这些实验并不是在找死，而是在为人类的未来探索更多的可能性。科学家们愿意冒着风险并进行这些实验，是因为他们深信这些实验的重要性和价值。

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