“贪心”的人类总是难以满足，又想知道原子之下，构成物质的最小单元究竟是什么。这时，普通电子显微镜已经难以达到这一目的，于是加速器应运而生。加速器的工作原理，是用高能的粒子束撞击想要研究的对象，再通过撞击后的电子和研究对象的碎片，来分析研究对象的结构，甚至探寻新的基本粒子。这一套数据分析的技术，要比普通电子显微镜的复杂很多。 加速器技术的关键问题，是如何获取更高能量的粒子束。想象一下，要掰折一根木棍，成年人往往徒手就能做到；可要想把指甲盖大小的木块击碎，就是很困难的事情了。对于粒子来说也是这样，打破越微小的结构，所要求的能量就越高。 要想获得高能量的粒子束，远没有想象的那么容易。获得高能粒子的主要思路，就是想尽一切办法给它加速。想一想开汽车，从每小时60公里加速到每小时120公里，并不难做到；可要想从每小时120公里加速到每小时180公里，对汽车的性能、路面的状况和所用燃油的品质都不得不提出更高的要求。对高能粒子的加速也是这个道理，在粒子的速度已经接近光速时，想要让它获得更高的速度，当真是困难重重。1916年英国科学家卢瑟福研究人工核衰变现象时，使用天然的放射性粒子源就足够了；可到了2012年大型强子对撞机（LHC）发现“上帝粒子”——希格斯玻色子时，加速器每小时的耗电量足够一个二线城市使用一天！ 现在能被实验证实的物理理论，主要由标准模型来描述。可是今天看来，标准模型理论的疏漏还很多，比如无法解释暗物质和暗能量的存在，无法将强相互作用与电弱相互作用统一。面对旧有理论的不完善，科学家们提出了不少合理的猜想，如超弦理论、超对称理论等。检验这些理论，都需要能量更高的加速器。可另一方面，建设能量更高的加速器的花费，将是一个难以想象的天文数字，而且就算建了新一代的大型加速器，究竟能不能有新的发现还是未知数。于是，不少科学家开始在设计小型加速器、研究宇宙线物理的方向上另辟蹊径，走上了另一条充满未知的道路。 大型超高能加速器究竟该不该建？未来的研究方向到底在哪里？ 或许，可以用科学家文小刚先生的一句话作结：“物理学的多数新发现，都不是计划出来的。” （本栏长期征集“日知录”三字篆刻，投稿邮箱：rizhilu999@163.com） |
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