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在人類製造的眾多偉大器械中
其中一樣叫做 原子撞擊器
我說的是實際上的偉「大」
其中最大的
也就是「大型強子撞擊機」 或稱 LHC
是一個周長約 18 英里的環形建築
它比曼哈頓的全長還長
所以 什麼是原子撞擊器?
它是一個用極高能量 讓原子核
互相撞擊的儀器
而科學家曾建過 最具能量的一個
可以將物質加熱到 前所未有的溫度
這溫度最後一次出現是在 宇宙誕生後的
兆分之一秒
我們的加速器有著 許多工程上的「最」
LHC 的加速區是真空的
壓力比國際太空站 周圍的氣壓還小
壓力比國際太空站 周圍的氣壓還小
而且是華氏零下 456 度 (譯註:約攝氏零下 271 度)
比最深遠的宇宙都還冷
而在 LHC 通道中的 前一個加速器
創下了速度的世界紀錄
將一個電子加速到極高速
使得如果它和 光子賽跑
光子須要花 14 分鐘才能
領先 10 英尺
如果這沒有讓你印象深刻
記住光子是宇宙中最快的粒子
它每秒可以走 186,000 英里
所以這些次原子的粒子加速器是如何運作的? (譯註:次原子的是指比原子小或原子內部的)
答案是利用電場
電場讓帶電粒子朝同方向運動
就像重力把棒球向下拉一樣
這樣來自電場的力
會將吸引粒子並使它運動
速度會持續增加
直到帶電粒子到了 不能置信的速度
簡單的粒子加速器可以用
兩塊金屬板和一顆電池相連結 來製做
電池的電荷會傳到
兩塊金屬板上
然後產生電場來 吸引粒子移動
就這樣
你完成一個粒子加速器
問題是這樣的加速器 效能是不強的
用這種方試來建造 LHC
要花上 5 兆個 標準型一號電池
所以科學家們使用了更強的電池
而且一個一個連接下去
一個較早的加速器 就使用這個方法
並接了一英里長
相當於用了 300 億顆電池
然而,要做一個效能
與 5 兆顆電池相當的加速器
則須要 150 英里長
科學家必須另覓出路
當電場在加速粒子的同時
磁場也引導它們 繞行在圓形的軌道上
如果把電場設置成環形
你就不須要用到 好幾英里長的電場
而可以重覆使用同一個電場許多次
而粒子會繞著圓圈運動
每次都更具能量
所以好的高能加速器 只包含了
一小段加速電場
以及一連串 引導粒子轉彎的磁鐵
以及一連串 引導粒子轉彎的磁鐵
這些磁鐵的強度
以及圓形軌道的半徑
決定了粒子的最高能量
如果粒子開始高速移動
有趣的事發生了──
碰撞
物理學家想要讓粒子 如此高速移動的原因
物理學家想要讓粒子 如此高速移動的原因
是因為他們可以讓粒子互相碰撞
這些碰撞可以教導我們
一些物質必須遵守的 基本原理
但如果沒有工程學上的豐功偉業, 也就是粒子加速器
這些碰撞是不可能發生的