登陆注册
3163900000005

第5章 粒子加速器

世界就是这样矛盾和奇妙,打破越小的东西往往需要越大的能量。要想把肉眼看不到的细小微粒——原子打破,把一个质子或中子从原子核中分离出来,需要用具有800万电子伏能量的粒子去轰击原子核才能奏效。有的粒子,要想从核内打出来,甚至需用上亿电子伏的粒子做“炮弹”,真可谓名符其实的攻坚战。

怎样才能获得具有高能量的粒子呢?这就要靠高效率的仪器和设备。粒子加速器就是一种能够产生很大能量的粒子“炮弹”的大型机器。它可以使带电粒子获得极大的速度,因而具有极大的动能,而且能够密集地接连不断地发射出来,去轰击要研究的原子,把原子打破,使人们得到所需要的基本粒子。因此,科学家们把它称为“粒子炮”。

自然界虽然也有一些放射性的物质,可以作为轰击原子的炮弹,但是人们难以对它们进行控制,而且这些天然物质放射出的粒子能量都不够高,所以轰击的效率比较低。1919年卢瑟福用天然放射性镭发出的a粒子去轰击氮原子,得到了氧和氢,但是这次实验用了几个星期的时间。

科学工作者渴望有一种能够加大粒子速度,提高粒子能量的机器,来探索原子的奥秘,征服原子世界。为此,许多科学家进行了长期的艰苦的努力。

1928年,英国物理学家科克罗夫特和沃尔顿建造了最初的粒子加速器——电压倍加器。他们利用这台能把质子加速到40万电子伏能量的装置,击碎了锂的原子核,为此获得了1951年的诺贝尔物理奖。

与此同时,美国物理学家范德格拉夫也设计了一种静电加速器。它的高压电极是半球状的金属筒,由绝缘柱高高支起,电极里产生的粒子经强电场加速可到24000万电子伏。

这两种加速器都是一次加速,能不能让粒子在机器中受到多次加速,从而提高它的能量呢?1938年科学家维德罗用交变电场作为驱动力,使粒子在分段的管道中,每经过一段管道受到一次推动,建成了第一台加速离子的直线加速器。这种加速器大大提高了被加速粒子的能量,但缺点是管道长,而且没有充分利用。像美国斯坦福直线加速器中心的一台机器,加速管长达3公里,可想而知,整台机器是多么庞大。

那么,能不能把管道做成一个圆圈状,使粒子在圆圈中周而复始地加速?第一个实现这种想法的是被称为“加速器之父”的美国物理学家劳伦斯。他于1931年制成了第一台回旋加速器。这台加速器直径不过03米,但能使粒子加速到125万电子伏。

随着人们对粒子能量不断加大的要求,回旋加速器也从最初的“苗条”渐渐巨大起来。1951年,芝加哥大学内的回旋加速器,磁体就重2200吨,它由一个钢芯和缠绕它的铜线组成。铜线由直径为1英寸的铜管做成,总长度约7公里,仅磁体就有一间房那么大。1967年,前苏联建成一台能产生700亿电子伏能量粒子的加速器,直径超过1500米。美国的一台质子同步回旋加速器直径为2公里,可把质子加速到5000亿电子伏。加速器已经成为一个能量和体积都十分可观的“巨人”。

从本世纪60年代起,科学家们开始研制使粒子和要轰击的原子都动起来的对撞机。这种碰撞无疑比运动的粒子撞击静止的原子要产生更大的能量。70年代后,对撞机已成为世界研制加速器的主要趋势。

西欧核子研究中心的质子——反质子对撞机,能量可达5400亿电子伏特。我国科学院高能物理研究所研制的北京正负电子对撞机,已于1988年开始运行。美国计划建一台20万亿电子伏的对撞机,其工程可同挖凿巴拿马运河相比。

加速器从诞生以来,在半个多世纪的时间里,帮助人们发现了300多种基本粒子。这尊强大的“粒子炮”,轰开了原子世界的大门,为人们洞察微观世界立下了汗马功劳。

同类推荐
  • 爱因斯坦的圣经

    爱因斯坦的圣经

    本书是对科学发现和宇宙洞察的总结,它采用了《圣经》的文体,分为《旧约》和《新约》两部分。创世之初的宇宙是什么样子?星星何时开始在天空中闪烁?太阳和地球是如何形成的?生命如何从复杂的有机体中开始?大型爬行动物何以统治地球?哺乳动物和人类真是进化而来的吗?《旧约》部分在讲述宇宙演化的精彩故事之时,不仅为我们解答了这些问题,而且展示了人类对宇宙和生命探索的最新成果,宇宙的历史“在言说中复活了”。自然的“戒律”是什么?人的灵性和智慧是如何出现的?物质与生命的基本要素是什么?《新约》部分在揭示这些奥秘的同时,也将宇宙和自然的固有之美展现在我们面前。自然与我们同在!阿门。
  • 技术信息篇(农民十万个怎么做)

    技术信息篇(农民十万个怎么做)

    本书立足于最大限度满足农民朋友对提升科学文化素质和生产经营能力的现实需求,内容涵盖三个方面:一是如何运用种植、养殖等方面的农业科技知识;二是如何选择和利用各类教育培训渠道、形式等;三是如何获得和利用农业信息,做出正确决策, 降低农业经营成本与风险,提升农民对市场的应对能力。
  • 最新21世纪生活百科手册·篆刻知识

    最新21世纪生活百科手册·篆刻知识

    讲述了篆刻方面的知识,其内容全面广泛、营养丰富、生动具体、趣味盎然。篆刻艺术,是书法(主要是篆书)和镌刻(包括凿、铸)结合,来制作印章的艺术,是汉字特有的艺术形式,迄今已有三千七百多年的历史。
  • 中华战争故事

    中华战争故事

    中国古代社会的历史发展进程,始终交织着和平与战争。本书以故事的形式选择了中国历史上的重要的战役,除了讲述它们在当时曾经产生过的作用外,更重视人在战争中的表现,向读者介绍我们的先人在这些战役中发挥出来的智慧、胆识和才干,认识他们的政治谋略和军事思想,认识他们在战争中体现和发扬的民族正气和爱国情操。
  • 植物与海洋(海洋与科技探索之旅)

    植物与海洋(海洋与科技探索之旅)

    绚丽多彩的海底世界,不仅生活着数以万计的各种鱼类动物,还生长着各类茂盛的海洋植物。这些形形色色的植物,宛如海底花园一般。由于海水中生活条件的特殊,海洋中生物种类的成分与陆地成分迥然不同。通过研究海洋生物在海洋环境中的繁殖、生长、分布和数量变化,以及生物与环境相互作用,阐明生物海洋学的规律,为海洋生物资源的开发、利用、管理和增养殖,保护海洋环境和生态平衡等,提供科学依据。
热门推荐
  • 28天出口成章

    28天出口成章

    你如何在成功路上舌灿莲花,春风得意。另外还重点对幽默、赞美、口才礼仪、聆听、分寸、语言风格等方面进行了翔实的论述,并就言与意、口才与成功等关系做了有益的探讨。
  • 20岁要懂的100条人生哲理

    20岁要懂的100条人生哲理

    20几岁,是决定整个人生格局的关键时期。对20几岁这一时期把握得好与坏,未来的人生境遇会有天壤之别。20几岁要懂的100个人生哲理,精彩揭示了做人与做事的深刻道理。100个哲理,荟萃名人经典,浓缩前人精华,让你的人生与众不同。一本改变你一生的智慧书,二十几岁不懂,三十岁后要悔。
  • 原来碗筷也顽皮

    原来碗筷也顽皮

    罗家七女—罗天婉“我诅咒你的肚子里的孩子,让她看着自己的亲人一个一个的死在自己的面前让她尝尽背叛和无助,最后痛苦的结束一切”……多年后她是一个吸血鬼,让罗冉这个罗家真正的继承人没有父母的陪伴还害他失去了自己的亲生爸爸,可他依旧那样照顾她。情节虚构,请勿模仿!
  • 皇叔,朕娶你

    皇叔,朕娶你

    她——A级间谍,却被组织弃为废子,机缘巧合,再世为人。他——周国皇子,却成为后宫争斗的牺牲品,魂断荷花塘。当间谍附身为皇子时,又当如何应对?享世间荣宠,夺武林奇宝,做天下至尊…挥写传奇的一生。★三次御驾亲征,扫平蛮夷,开疆扩土一统天下。★背弃伦理纲常,强娶皇叔,百官明鉴万人唾弃。★推行明主制度,明察善断,百信安居天下太平。然谁又曾想到,‘他’竟会是她?雄兔脚扑朔,雌兔眼迷离;双兔傍地走,安能辨我是雄雌?小白剧场:其实,本文就是三个男人+一个伪男+一枚伪娘的情感故事会………男女主和男配们更是打着断袖旗号招摇过市,诱骗众多少男少女,实在无良。★精彩抢先看★“十九叔,朕娶你为男后吧。”声音平静无波,无悲无喜。琴弦断,指尖破,濮阳风华望向那已经是天下至尊的男子道:“好。”既然你想要,我又怎么会吝啬。她转身离开,不去过问那人是否愿意,不去感知那人是否屈辱。因为她知道,凡是她想要的,他便一定会给。而她抛弃道德伦理,其实也不过是为了那一句‘后宫不得干政。’★精彩抢先看★“父皇,孩儿为何要叫风华君为爹爹?”小小的人儿仰着头不解的问道。“因为他是你的爹爹呀。”濮阳玉仁点了点小不点笑道。“那孩儿不是就有两个爹爹吗?父皇是爹爹,风华君是爹爹,那孩儿的娘亲是谁呢?”小小的人儿继续弘扬不懂就问的传统美德。★精彩抢先看★“濮阳玉仁,你当真要将我的心碾碎成粉才满意吗?”少年将军愤怒的质问着龙椅上的男子。他为了‘他’,断袖都愿意做,还要他如何?“皇上,你瞒的微臣好苦……”绝色丞相摇头苦笑着,他为了‘他’发誓一生未娶,到头来‘他’却成了她。“姐姐,我与你争天下只是想要你属于我一人罢了。”他是唯一知道‘他’是她的人,却不得不隐瞒自己的性别,潜伏在她的身旁十年。本文看点多多(女扮男装+宠文+禁忌+男扮女装+美男多多+结局未定)
  • 丑女来让祸水爱

    丑女来让祸水爱

    玩弄人于股掌之中,是他的兴趣,慵懒的笑容,是他的面具,而潇洒过人生则就是他奉为宗旨的人生哲理了。所以,迄今为止,风度翩翩,拥有“祸水”容颜的他依然是快乐的单身贵族一个,而且纯洁如昔!容颜被毁,家遭惨变,寄人篱下,总之所有的倒霉事都让她遇见了。就在她的日子过得凄惨无比时,她遇见了他。这、这拥有天人般容颜的男人在朝她笑?当即以为他在嘲弄自己的她,转身撒腿就跑了!咦?他、他干嘛追着自己不放,难道他的眼睛被糊住,没看见她长得什么样吗?这赖在她身边,笑得傻呆呆的他,竟然出得厅堂,入得厨房,把她当宝宠,她是在做梦吗?天上竟然掉下这么好的事!?难不成老天在补偿她,给她这个丑女送来一位权高位重的“大祸水”?
  • 魅力女人的8堂幸福课

    魅力女人的8堂幸福课

    生动的语言收集了诸多女性对幸福的理解,阐释什么才是女人需要的幸福,它告诉现实生活中的女人,如何生活才幸福,怎么获得自己想要的幸福。
  • 妖惑异世

    妖惑异世

    莅临异世,御兽降妖,她风生水起;危机四伏,杀仙斩魔,她素手遮天;且看顶级异能者如何玩转异世,逆转乾坤!
  • 特种坦克科技知识(上)(最具震撼性的装甲战车科技)

    特种坦克科技知识(上)(最具震撼性的装甲战车科技)

    坦克是现代陆上作战的主要武器,具有“陆战之王”的美称,通常装有一门火炮和多门自动武器,有的带有穿甲弹,具有强大的直射火力、高度越野机动性和极强的装甲防护能力和突击能力,主要执行与对方坦克或其他装甲车辆作战,也可以压制、消灭反坦克武器、摧毁工事、歼灭敌方有生力量。
  • 惹上魔鬼皇叔

    惹上魔鬼皇叔

    本文已设置半价促销,全本订阅只要半价哦!-----------------------------------------------------------------------------------------“懒儿可愿娶尚书府的杜千金?”凤陌拿起一张美人图,递到凤懒兮的面前。“皇叔还不明白侄儿的心思么?”凤懒兮妖冶的眸子落在凤陌的脸上,她要如何告诉他,她本为女子。“那懒儿敢嫁么?”凤陌的手指僵住,似坚定又似无奈的问道。“皇叔若敢娶,侄儿便敢嫁。侄儿今生,非皇叔不可。”凤懒兮转身离开,身后,落下一树樱花。羽箭穿透凤懒兮显得异常单薄的身体,宛若樱花般的唇瓣勾勒出一种邪肆的弧度。皇叔,死在你的手上,你可是欠我一生!再次相见,她已经不是凤懒兮。他,还会是当初那个问她敢不敢嫁的凤陌吗?因着一个神秘的宝藏,重生之后的凤懒兮,再度卷入两大皇朝皇室中的恩怨纠结。宝藏即开,风云将变,天地重生。她能否找到当初自己被父母遗弃的原因,可否还会兑现年少的誓言?人物简介:凤懒兮——我要知道我为什么会来到这个世上,更要知道我是为什么才留在这个世上。为了这些,我才一定要强大!凤陌——我欠你一条命,我用我的余生来还你!不管你觉得够不够,我觉得够了就行!独孤颲——你的眼中,至始至终都没有我的存在,不管我不爱你的时候,还是爱你的时候,你都远在千里之外。赫连胤——你还欠我一件事情没做,所以我生生死死都必须要缠着你,直到你做了那件事为止!雁如风——我只要看着你做你想做的事,就足够了。北辰南星——我只希望你永远也找不到我让你帮忙找的东西,至少那样,我能有理由见到你。独孤晴明——我若是阴,那你就是毒,毒害了我的哥哥弟弟们还不够,还要来毒害我!所以,我必须在我死之前,先把你阴死,以免我死了以后,你还继续毒害别人!独孤锦——我希望时光永远停留在那年的桃花树下,你永远是我心目中的桃花仙子!未出场人物,暂不介绍。简介无能,希望亲们不要介意!喜欢的就收藏!★☆★☆★☆★☆★☆★☆★☆★☆★☆★☆★☆★☆★☆★☆★☆★☆读者群:【91871225】敲门砖随意!O(∩_∩)O谢谢大家的支持,交流愉快!偶滴微博:http://m.pgsk.com/2109086074欢迎有新浪微博的宝贝们关注!博客:http://m.pgsk.com/u/2109086074
  • 这男人欠揍

    这男人欠揍

    他的胳膊伸过来,我一骨碌站起来,留给他一个后背,“走得时候麻烦关门。”走进浴室,打开花洒,水到脸上,再也分不清哪是泪水!裹着浴巾回到房间,他已经不在了。平整的床上安静地躺着一摞钞票,一张纸还有我的正在唱歌的手机。我没有理会手机,皱起眉头拿起了那张纸,只见上面写着:“强力胶小姐,我想告诉你三件事。第一,我不是出来卖的,所以不能收你的钱。第二,你不戴眼镜,不盘头,不穿衣服的样子很美!第……