短訊

宇宙誕生一幕將在地球重現？

全球最大強子對撞機即將完工，作為世界上規模最大、造價最高的科學實驗設備，建造在瑞士與法國交界地帶的大型強子對撞機于4月6日向公眾開放后，進入封閉階段，科研人員將完成使用前的最后準備工作(圖1)。

大型強子對撞機建成后，科學家們將通過實驗模擬出“大爆炸”發生后十億分之一秒時間內的宇宙情形。根據當前普遍認同的理論，我們的宇宙就是約140億年前“大爆炸”發生之后形成的。有關宇宙誕生的計算機模擬實驗目前已經有多個版本，科學家們希望通過此次亞原子微粒碰撞實驗來選擇一個正確的宇宙最初模型。

此外，科學家們還希望借助該大型強子對撞機來判定所謂的“暗物質”的有關特性。科學家們認為，在構成宇宙的所有物質中，“暗物質”約占95%。但截至目前還沒有人真正發現暗物質到底為何物。

但是也有很多人強烈反對這項科學研究。世界各地的環保主義者擔心這臺瑞士歐洲粒子物理中心的大型強子對撞機被惡意利用，制造出足以把地球上所有生命吸進去的黑洞。

據悉，宇宙大爆炸學說是目前影響力最廣的宇宙起源學說，產生于上個世紀20年代。但宇宙是否真的起源于大爆炸，至今仍缺乏足夠多的令人信服的證據。（解放日報）

新聞背景:粒子加速器和粒子對撞機

1919年，盧瑟福用天然放射源實現了第一個原子核反應，即利用阿爾法粒子轟擊氮、氟、鉀等元素的原子核發現了質子。不久，人們就提出了用人造快速粒子源來改變原子核的設想。

簡單地說，粒子加速器是一種用人工方法產生快速帶電粒子束的裝置。它利用一定形態的電磁場將電子、質子或重離子等帶電粒子加速，能提供速度甚至接近光速的各種高能量的帶電粒子束，是人們改變原子核和基本粒子，認識物質深層結構的重要工具。20世紀30年代初以來，回旋加速器、靜電加速器相繼問世。爾后，人們又陸續發明了各種高能加速器。

20世紀50年代初，有人開始考慮利用對撞粒子束來獲得更高能量，并進而發明了粒子對撞機。粒子對撞機是加速器的一種，其主要作用是積累并加速相向運行的兩束粒子流，到一定強度及能量時使其進行對撞，以產生足夠高的反應能量。

幾十年來，人們應用粒子加速器在探索物質構成之謎的道路上取得了許多重大成果，并建立起粒子物理學這樣一門新學科（圖2）。目前，加速器的應用已經遠遠超出了粒子物理學的領域，在諸如材料科學、分子生物學、醫學等領域都有廣泛而重要的應用。（新華網）

新聞鏈接:粒子物理學的“圣杯”——希格斯玻色子

人們早已發現，自然界中物體之間千差萬別的相互作用，可以簡單劃分為４種力:即引力、電磁力、維持原子核的強作用力和產生放射衰變的弱作用力。在愛因斯坦的相對論解決了重力問題后，人們開始嘗試建立一個統一的模型，以期解釋通過后３種力相互作用的所有粒子。

經過長期研究和探索，科學家們建立起被稱為“標準模型”的粒子物理學理論，它把基本粒子（構成物質的亞原子結構）分成３大類：夸克、輕子與玻色子。“標準模型”的出現，使得各種粒子如萬鳥歸林般擁有了一個共同的“家園”。但是這一“家園”有個致命缺陷，那就是該模型無法解釋物質質量的來源。

為了修補上述理論大廈的缺陷，英國科學家彼得·希格斯提出了希格斯場的存在，并進而預言了希格斯玻色子的存在。假設出的希格斯玻色子是物質的質量之源，是電子和夸克等形成質量的基礎。其他粒子在希格斯玻色子構成的“海洋”中游弋，受其作用而產生慣性，最終才有了質量。爾后所有的粒子在除引力外的另３種力的框架中相互作用，統一于“標準模型”之下，構筑成大千世界（圖3）。

“標準模型”預言了62種基本粒子的存在，這些粒子基本都已被實驗所證實，而希格斯玻色子是最后一種未被發現的基本粒子。因此，尋找該粒子，被比喻為尋找粒子物理學領域的“圣杯”。（新華網）

科技點評:粒子物理學的“圣杯”究竟有多美？

追求完美無疑是人類的天性之一。希格斯玻色子這一粒子物理學的“圣杯”是如此之完美，使得自英國科學家彼得·希格斯于上世紀60年代預言其存在之后，人類便開始對它孜孜不倦地尋找。盡管漫漫40余年來人類的很多努力都已宣告徒勞，但這依舊沒有改變人類尋找它的信念。

“圣杯”的現實之美，在于它完美地解釋了物質質量之源，進而完美地支撐起了整個“標準模型”的理論大廈。“圣杯”的抽象之美，在于它標志著人類在探索物質構成之謎的道路上樹立了一座豐碑，進而將幫助人們看到微觀世界的終極美景。

在現有科技條件下，各種加速器是人類尋找希格斯玻色子的最佳實驗裝置。伴隨著能級越來越高的各種加速器相繼建成，人們對發現“圣杯”的期望也越來越大。即將于今年投入運行的歐洲核子研究中心的大型強子對撞機，其單束粒子流能量將達７萬億電子伏特，在成為迄今最為強大的加速器的同時，也將人類發現“圣杯”的期望激發至最高。

有了更好的探尋工具，發現“圣杯”的可能性就越大，這樣的邏輯并沒有錯。而且，還有越來越多的間接證據使研究者相信希格斯玻色子存在。例如，“標準模型”中預言的其他粒子已經逐一被發現。此外，希格斯玻色子假說本身比較完善，為尋找這種神秘粒子指出了方向。

但是另外一個簡單的邏輯是：希格斯玻色子是在假設的前提下出場的，它是否存在迄今依然未知。即便有，也未必就一定能發現。這樣的事實可能令人沮喪，但我們并不該因此而回避這一事實。而且實際上，“標準模型”并非是唯一的有關理論體系，早有科學家另行提出了“超對稱理論”、“弦理論”等等。

確實，科學在很多時候都會展現出完美的一面，但完美卻不能成為主宰科學的法則。我們承認，有了希格斯玻色子，“標準模型”將會更完美，人類對物質世界的認知將會前進一大步。但即便沒有希格斯玻色子，我們人類生存的世界也不會因此而變得不完美，也不會妨礙未來人類另辟蹊徑繼續探尋物質世界的奧秘。

追尋科學“圣杯”是無數科學家虔誠的目標，但我們確信，科學家們并非是對“圣杯”本身保持虔誠，他們的虔誠，只屬于追尋科學真理本身。（新華網）

新聞鏈接：歐洲大型強子對撞機數據“之最”

自從1980年“大型強子對撞機（LHC）”的構想首度出現以來，歷經近30年，這一“世界上最大的機器”終于從夢想成為現實，即將于今年全部建成并投入運行。現擷取一些有關它的數據“之最”，記錄如下（圖4）：

１、世界上最大的機器：“大型強子對撞機”不僅是世界上最大的粒子加速器，而且也是世界上最大的機器。它位于瑞士、法國邊境地區的地下100米深的環形隧道中，隧道全長26.659公里。

２、地球上最快的“軌道”：如果“開足馬力”，數以百萬計的粒子將在環形隧道內以每秒11245圈的速度“狂飆”，約等于光速的99.99％。

３、太陽系中最“空曠”的地方：為避免粒子流與氣體分子發生碰撞，粒子流都在超高真空的“通道”內運行，其間如同星際空間一樣“空曠”，氣壓僅為10的負13次方個標準大氣壓，只有月球上大氣壓的10％。

４、最熱與最冷的機器：大型強子對撞機是個既極端熱又極端冷的機器。當兩束粒子流對撞的時候，碰撞點將產生極端高溫，可以達到太陽中心溫度的10萬倍。而與之形成鮮明對比的是，由于采用了超流體氦冷卻等手段，對撞機中粒子運行的加速腔在工作時的溫度僅為零下271.3攝氏度（1.9開），比遙遠的太空還要冷。

５、全球最強大的超級計算機系統：大型強子對撞機上進行的每一個大型試驗一年所獲得的數據，可以刻滿十萬張雙層DVD。為了對這些數據進行分析，世界各地成千上萬名科學家都參與進來，他們所使用的數萬臺甚至數十萬臺計算機借助分布式計算網絡（網格網絡）聯合在一起，這也構成了全球最強大的超級計算機系統。（新華網）

美國老人發現鹽水能燃燒

美國一名63歲的老人偶然發現，鹽水在特定的環境中也能燃燒。這位63歲的老人名叫康伊斯。2003年，康伊斯被確診患有白血病，因為預見到化療會損傷身體，他決定尋找能殺死癌細胞的更好方法。于是康伊斯發明了自己的射頻發生器，它是一種能產生射頻并把射頻聚集在一起的機器。康伊斯試圖用這臺機器殺死癌細胞。當他把射頻發生器對準盛有海水的一根試管時，水面爆出了火花。于是康伊斯進一步實驗，他點燃了一張紙巾，當水進入射頻發生器的通道時，將燃燒的紙巾與水面接觸，結果鹽水發生劇烈燃燒，甚至點燃了試管，而且在射頻發生器工作時試管一直保持著燃燒狀態，火焰的溫度可達華氏3000度。

賓夕法尼亞州立大學的化學家們證實，康伊斯的試驗結果是真實的。

科學家們解釋說鹽水被點燃與氫存在密切關系。在通常情況下，鹽水是一種性質穩定的氯化鈉、氫和氧的混合物。康伊斯的射頻發生器打亂了這種穩定性，破壞了鹽水中化學物質作用在一起的紐帶，并產生了可揮發的氫分子，射頻發生器的熱量起到了引燃作用，于是鹽水燃燒起來（圖5）。

用鹽水替代汽油給汽車提供動力從理論上說是可行的，但是目前還存在一系列無法克服的困難。首先，氫氣燃料不穩定，揮發性強，點燃后容易發生爆炸。其次射頻發生器的設計還存在缺陷，當射頻發生器制造出穩定燃燒的氫氣火焰時，它運作時所需的能源比能產生的能源還要多，從這個角度講，由鹽水燃燒產生的能源不能稱之為動力源泉，射頻發生器也就很難成為真正可行的能源制造機器。（中國網）