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欧洲核子研究中心的大型强子对撞机不能让粒子跑得更快的三个状况

2025-05-06   来源 : 生活

的短时间里头将必须迄今为止几乎收集的累积图表需求量的30到50倍,但它们无论如何不能制造相当迅速的氢原长子或相当有意念摩擦。下述是三个原因:

1.)静急电风速。如果我们可以将我们的急电磁性——让偷偷地急电粒长子保持良好圆周文动的“下垂”静急电——缩减到至多颇高的1],也许我们可以继续慢速这些偷偷地急电粒长子以愈加迅速的飞行速度。定点仅次于的方形轨道每转一圈,急电“踢到”就时会使您翻倍相当颇高的飞行速度,同时磁矩风速的相应缩减时会相当情况严重地下垂您的偷偷地急电粒长子。只要你的静急电能跟上,你就可以不断缩减偷偷地急电粒长子的飞行速度,使其愈加吻合相对论。

对于氢原长子这样的偷偷地急电粒长子,其更好质需求量与其粒长子相比之下很小,这对静急电来说是一项迫切的任务。与更好更好质需求量偷偷地急电粒长子相比之下,必须相当强的静急电将颇高更好质需求量偷偷地急电粒长子保持良好在特定圆周的方形轨道上,而氢原长子的更好质需求量大达是的急电长子的1836倍,而的急电长子不具不尽相同的粒长子需求量。对于大型强子强子的静急电,它们的最多风速达为8康普顿,大达是早先的纪录保持良好者万亿的急电长子伏特LHC静急电风速的四倍。

幸好的是,这不仅仅是翻倍那个1],而是正确地支配它、维持它,并用到它来完全下垂这些偷偷地急电粒长子,因为它们必须下垂。

大型强子强子的意味著一代急电磁性确实不能保持良好比这相当强的1],尽管第三当今世界颇高磁矩试验中室的研究管理工作几乎在短短时间内实现并保持良好了颇高达~45/75/101康普顿的1](取决于具体的设为和静急电),并且长期颇高达32康普顿,这是月内早些时候创下的创下。即用到液氦液态,引致急电磁性超导,也有一个天体物理学极限,可以翻倍并保持良好长短时间的1]。

为LHC配备一套最初急电静急电既昂贵又慎重:任何此类追加都必须专门设计用于制造LHC所必需静急电的专业制造设施。还必须一套全最初支持基础设施。这一进步是引致在费米试验中室注意到覆以夸克的主要追加——当时装设了最初一代急电磁性,偷偷地入了万亿的急电长子伏特LHC——但随着以外大型强子强子上装设的核心技术,相当颇高的1]无论如何不不太可能实现。

2.)氢原长子的荷质比。如果你可以操作者固体的本质,你可以想象在保持良好粒长子不变的情形降更好氢原长子的更好质需求量。尽管我们在这里头讨论的是一般来说论,但伽利略著名的方程F=ma足以说明,在不尽相同的场和不尽相同的力但更好质需求量很小的情形,您可以授予相当大的加飞行速度。我们有一个与氢原长子偷偷地不尽相同粒长子但更好质需求量更好得多的偷偷地急电粒长子:偷偷地离子的的急电长子及其反粒长子对应物正的急电长子。粒长子不尽相同但更好质需求量仅为1/1836的情形,它可以相当迅速、相当轻松地慢速。

幸好的是,我们几乎在大型强子强子现在所在的同一个内层中的尝试了慢速的急电长子和正的急电长子的试验中:它被叫作LEP,象征性大型的急电长子——正的急电长子强子。虽然这些的急电长子和正的急电长子能够翻倍比大型强子强子上的氢原长子相当迅速的飞行速度——299,792,457.992m/s,而氢原长子达为299,792,455m/s——这些对应的总能需求量比大型强子更好得多强子的氢原长子。

受到限制主因是一种叫作联动微波的现象。

当您在磁矩中的慢速偷偷地急电偷偷地急电粒长子时,它不仅时会垂直于磁矩同方向和偷偷地急电粒长子的值得注意文动下垂;它还发出急电磁微波。这种微波将总能需求量从迅速速飘移的偷偷地急电粒长子偷偷地走,并且:

偷偷地急电粒长子飘移得越迅速,它的粒长子越远,,它的更好质需求量越更好,磁矩越强,

这种联动LHC微波的总能需求量越远。

对于氢原长子这样的偷偷地急电粒长子,联动微波几乎可以忽略不计,而对于的急电长子或正的急电长子这样的偷偷地急电粒长子,它几乎是意味著核心技术的受到限制主因。一个相当好的解决方案是找到一个偷偷地急电粒长子,它介于的急电长子和氢原长子的更好质需求量彼此之间,但不具不尽相同的粒长子。我们有一个:μ长子,但缺陷是它不稳定,%-只有2.2微秒。在我们能够像支配氢原长子和的急电长子(以及它们的反粒长子对应物)一样容易和取得变成功地偷偷地入和支配μ长子早先,氢原长子的重更好质需求量或的急电长子的联动LHC人造卫星将是一个受到限制主因。

3.)内层的(固定)尺寸。在保持良好其他一切不变的情形,您无论如何可以通过缩减偷偷地急电粒长子LHC的尺寸来授予相当颇高的总能需求量。相当大的圆周理论上不尽相同风速的静急电和不尽相同粒长子和更好质需求量的偷偷地急电粒长子可以授予相当颇高的总能需求量:圆周翻倍,你可以翻倍的总能需求量也翻倍。事实上,万亿的急电长子伏特LHC(每次摩擦翻倍~2TeV的总能需求量)和大型强子强子(翻倍~14TeV)彼此之间的主要不同点是:

他们的磁矩风速(从~4.2康普顿到~7.5康普顿),以及它们的内层的周长(从~6.3公里头到~27公里头)。

你的内层越远,你可以探测器混沌的总能需求量就越颇高。这理论上有相当多的总能需求量可用于偷偷地急电粒长子偷偷地入(通过海森堡的E=mc^2),相当也许判读到在较更好总能需求量下被抑制的罕有过程,并且相当也许注意到一些全最初样子。虽然当代经常意见分歧在意味著值得注意的边界均不太可能存在或不不太可能存在什么,但试验中主义者知道一个相当基本的事实:自然就是它本来的样长子,并且经常相悖我们的期望。如果我们想知道外面有什么,找出答案的唯一工具就是判读。

如果可以面对这三个身心中的的任何一个——如果我们可以缩减急电磁性的仅次于风速,如果我们可以缩减氢原长子的荷质比(但不能缩减太多),或者如果我们可以缩减尺寸偷偷地急电粒长子遵循的方形轨迹——我们可以在偷偷地急电粒长子摩擦中的授予相当颇高的总能需求量,并突破以外探索的试验中力学前沿。就以外而言,我们在大型强子强子上找出最初力学的仅次于希望将来自收集相当多图表,通过缩减偷偷地急电粒长子的摩擦率并长短时间以缩减的摩擦率运行。我们希望相当多的图表将说明了一种诡异的影响,光示一些多于以外预期的最初事物。

正因如此在历史上,每当核心技术进步到我们可以建在一个最初分队LHC的程度是意味著总能需求量阻抗的5倍以上时,我们就是这样要用的,说明了了相当多的颇高能混沌。凭借适需求量强大的急电磁性和相当大的LHC——周长80-100公里头——拟议的预见方形强子可以吻合地实在这一点,首次将我们偷偷地到达100TeV的前沿。尽管如果设计正确,聪慧的更好总能需求量试验中通常可以说明了诡异的最初效果,但没有什么可以替代万能的强力解决方案。如果我们想让偷偷地急电粒长子跑相当迅速,产生比以往任何时候都相当大的总能需求量的摩擦,那么下一步是绝对必要的。

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