粒子对撞机对我们有什么用？

最近，“中国是否应该建造世界上最大的巨型对撞机”的问题引起了各种争论。例如，著名数学家和菲尔兹奖获得者丘成桐

欧洲强子对撞机

当粒子在粒子对撞机中碰撞时，主要有三个步骤——粒子积累和加速碰撞。对于单个粒子来说，它的尺寸非常小(原子的尺寸大约是10-10米)，所以为了增加碰撞器中粒子之间的碰撞频率，需要大量的粒子束。当然，如果粒子的能量不高，碰撞后很难产生新的粒子，所以在粒子束碰撞之前必须进行一定的加速，这时，圆形轨道将派上用场。

粒子加速器可以采用直线加速器和回旋加速器来加速粒子。与回旋加速器相比，直线加速器加速到相同的能量，所建加速通道所需的路径更长。由于电场对带电粒子具有左右库仑力，所以电场通常可以用作驱动力(线性或回旋)。然而，当带电粒子处于磁场中时，由于所谓的洛伦兹力，洛伦兹力不对带电粒子做功，而是仅改变带电粒子的移动方向(洛伦兹力的方向与带电粒子的移动方向相切)。因此，在回旋加速器中，磁场可以用来偏转带电粒子，从而保证带电粒子在环形轨道上运动。

为了使粒子对撞机获得更大的粒子碰撞效率，不同的粒子束通常被用来进行相反方向的碰撞。粒子对撞机的发明给科学研究带来了许多新篇章。例如，里克特与丁肇中分享了诺贝尔物理学奖，因为在美国斯坦福加速器中心的正电子对撞机中发现了ψ粒子。欧洲粒子物理研究所的质子-反质子对撞机也发现了W+和Z0粒子。

目前，中国的粒子对撞机于1990年在北京建成。如果中国希望建造世界上最大的大型对撞机，它将不仅在粒子物理方面取得一系列进展，而且在高性能超导高频腔、大功率微波电源、大型低温制冷剂和电子电路芯片[2]方面达到国际领先水平。

参考

1.蝌蚪员工:丘成桐:评中国高能对撞机建设并回答媒体提问

2.中国科学院高能研究所(微信):王:中国大型对撞机建设，今天是时候了