造价数百亿美元体积巨大的粒子对撞机到底有啥用

发布者：胡子哥 2023-11-21 19:39

科学的探索道路离不开数据的支持，而获取数据需要特定的设备。天文学需要望远镜，高能物理需要强大的对撞机。在21世纪，特别是基础科学，已经远非牛顿时代依靠简陋装置推断定理的模式。在实验物理学的最前沿，一系列耗资数十亿甚至上百亿美元的大科学设备正快速运转，验证着理论，揭示着规律。让我们一同盘点一下物理学领域中最昂贵的设备，看看这些耗资巨大的科学工具在过去几十年里都取得了哪些成果。

一、粒子加速器

位于日内瓦与法国接壤的地区，世界上最大的粒子物理实验室，名为LHC。其实验设备位于地下100米深的环形隧道中，总长达17英里，直径为3米。这个巨大的装置将粒子加速到接近光速的水平，并让它们发生相撞。

LHC于1994年获得批准建造，当初的预算是26亿瑞郎。然而，到2008年首次建成并启动测试时，整个项目的花费已经超过了80亿美元，而且在建设过程中还造成了人员伤亡。

尽管在发现上帝粒子后，LHC的能量强度已不足以验证更先进的物理学理论，这个80亿美元的大科学设备已经逐渐被淘汰。物理学家们构想了一个新的超级加速器来取代它，这个名为FCC的新型加速器在2020年6月被欧洲核子研究中心正式通过，预计其周长将达到100公里。至于花费，物理学家们保守估计在210亿欧元左右，如果一切顺利，最后的超支应该控制在三倍以内，即630亿欧元左右。

计划中，这座能量超过LHC加速器10倍的超级加速器落成后，将提供无与伦比的超高能对撞实验，尽可能模拟宇宙大爆炸的物理过程，并且还能发现许多新的粒子和新的宇宙规律，帮助人类更深刻地理解这个世界。