“宇宙初始的极短时间内,到底发生了什么?存在于物理模型中的基本粒子,是否真实存在?这一切都有待于实验证明。”郭志辉介绍,之所以耗费大量资源建造欧洲大型强子对撞机,并将其不断升级,正是期望其在极微观的尺度上,更加接近乃至重现宇宙大爆炸初始发生的事情。
对撞机的任务,就是通过电场将粒子束不断加速,同时制造出强大的磁场,将粒子束约束在既定的轨道内运动。“欧洲大型强子对撞机具备将质子加速至99.999999%光速的能力,而每增加一个9,就意味着能量消耗的极大提升。”郭志辉介绍,欧洲大型强子对撞机主要由一个27公里长的超导磁体环和许多促使粒子能沿着特定方向传播的加速结构组成。2束高能粒子流在处于超高真空状态的光束管中运动,一个强磁场保证它们在27公里的环内能够适时地转弯,从而稳定运行。
要让超导材料维持没有电阻的状态,需要将其冷却至零下271摄氏度,这就需要为加速器建造强大的液氮冷却系统。而这一切都需要强大的能量来源,“正因如此,几乎所有的对撞机,都建设专门与之配套的发电厂。”郭志辉说。
数据显示,欧洲大型强子对撞机使用了约7000块超导磁铁引导质子束流加速,并把束团聚焦为一根根头发丝粗细的“银针”。在如此高的速度下,对撞机内的质子束一秒钟就可以对撞3000万次。
接下来,就是“见证奇迹的时刻”。对撞机的海量数据涌出之时,里面潜藏着哪些惊人的秘密?