科学家彻底改变了我们对宇宙的认识,大部分突破都是在地球上取得的。这些进步使我们能够探索外部世界,揭开重力的秘密,发现宇宙本身的起源。然而,我们探索得越深入,我们就会发现越深刻的问题。我们几千年来一直在问:我们从哪里来?
一开始世界空是空的,没有星系,没有恒星,甚至没有原子。137亿年前,万物从虚无中诞生,宇宙出现。我们都来自大爆炸,但它是怎么发生的?我们自己,行星,恒星都是由原子产生的。大爆炸是如何产生原子的?
本质上,对于物质最初是如何出现的,没有完美的解释。直到20世纪,人们仍然认为原子是最小的粒子,但现在我们知道原子中有一系列更小的粒子,质子、中子和电子,它们是宇宙万物的基本元素。它们完全是由大爆炸中的能量通过某种机制形成的,但是是怎么发生的呢?能量是如何形成我们可以触摸的物质的?
答案可能就在一个神秘的看不见的领域。关于质量的起源和物质的形成,目前最好的理论叫做希格斯机制,它认为宇宙不仅包括恒星和行星之间的/[/k0/】,还充满了一种糖浆状的物质。
一些粒子在运动时与希格斯场相互作用,并减速成为重粒子,所以构成我们身体的所有粒子都是重粒子,因为它们与希格斯场相互作用。其他粒子,如光子,不与希格斯场相互作用,它们以光速运动。
希格斯场像糖浆一样奇怪,为了证明希格斯场的真实性,科学家需要找到与之相关的粒子,他们称之为希格斯粒子。问题是这种粒子很难找到。即使存在,也只能存在很短的时间。观察它的唯一方法是通过137亿年前大爆炸中这种粒子首次出现的时间。
做到这一点太难了,但科学家们没有放弃。他们想出了一种特殊的方法来重建地球上大爆炸的条件,并使这种粒子出现。他们需要强大的能量来模拟大爆炸,最好的办法是让物体以非常高的速度相互碰撞。科学家们选择原子核中的微小质子来建造历史上最大的质子对撞机。
在big bang 137亿年后,科学家们把我们带回了时间的起点。大型强子对撞机位于日内瓦郊外,跨越法瑞边境,是历史上最大的粒子加速器。在历史上规模最大、最复杂的科学实验中,大型强子对撞机只有一个简单而宏伟的目标,那就是重建大爆炸的条件,解决最深刻的宇宙问题。
四个巨型粒子探测器安装在对撞机的圆盘周围,以获得质子碰撞的图像。根据科学家的理论,希格斯粒子质量很大,离子物理中有一个基本规律,重粒子是不稳定的,很容易分裂成较轻的粒子。所以,如果希格斯粒子确实存在,它早就消失在早期宇宙中了。现在,即使我们能重建希格斯粒子,它也会在我们看到它之前消失。
强子对撞机是希格斯粒子产生过程的模拟。当然,我们看不到希格斯粒子,希格斯粒子产生后会立即分解,但我们可以看到间接证据,科学家可以通过分裂粒子的运动轨迹画出图案来分析判断希格斯粒子的存在。
2008年9月10日,大型强子对撞机开启,首批粒子以接近光速撞击在一起。2012年7月,科学家宣布首次发现希格斯粒子!神秘的希格斯场确实存在,这意味着我们如今可以更好地理解宇宙中万物的组成及其原因!科学家探索宇宙是我们经历过的最伟大的冒险,但每一个合格的探险家都会告诉你,你打开的每一扇门后面,都会有另一扇门等着你。科学家让我们看到了一个超乎想象的更美好更陌生的世界,但对我们来说,这一次探索和发现的旅程才刚刚开始,宇宙中还有太多的奥秘等着我们去探索和发现!
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