反物質和物質碰撞！新的線性對撞機將解開「早期宇宙的秘密」

歐洲核子研究中心(CERN)的粒子物理學家們想要通過在一台名為CLIC的機器內將含有物質和反物質的超帶電粒子碰撞在一起，來揭開早期宇宙的秘密。

CLIC對撞機：擬議中的機器將把電子和正電子撞在一起。

所謂的緊湊型線性對撞機(CLIC)，是一個擬議中的31英里(50公里)長的高能粒子加速器。從本質上講，CLIC類似於歐洲核子研究中心(CERN)舉世聞名的大型強子對撞機(LHC)上正在進行的開創性粒子物理學研究。但有一些關鍵的區別，這區別於它的LHC的前身。據歐洲核子研究中心和格拉斯哥大學的CLIC粒子物理學家艾丹·羅布森教授說，新的對撞機有望成為比大型強子對撞機更清潔、更高效的機器。

這位物理學家說：「想法是一樣的，我們把粒子以極高的能量粉碎在一起，通過這樣做，我們誘導基本的相互作用以極高的能量發生。」

然後我們可以探測這些相互作用，我們有可能產生新的、在相互作用之前不存在的重粒子。

這是利用愛因斯坦和廣義相對論的觀點，即質量是能量的一種形式，所以如果你能在足夠小的空間里獲得足夠的能量，那麼你就有可能把其中一些能量轉化為新的重粒子的質量。

但是當大型強子對撞機以接近光速的圓形軌道將重粒子質子撞擊在一起時，CLIC會將電子和正電子撞擊在一條筆直的隧道中。

電子是粒子物理標準模型下的基本粒子之一，正電子是它們的反物質對應物。

當物質和它的反物質對應物相互作用時，在這種情況下，是帶正電荷的負電子，兩者在純能量的瞬間相互抵消。

電子和正電子的重量幾乎是質子的2000倍，這使得它們的工作既容易又困難。

CLIC對撞機：這台31英里的對撞機在瑞士境內分為三個階段。

質子更重，因此更容易加速，但它們會分解成基本夸克，這意味著它們的碰撞會產生更多的「噪音」。

羅布森教授表示，CLIC比大型強子對撞機創造了一個「更清潔的環境」，可以進行更精確的測量，篩選的粒子也更少。

但是科學家們究竟希望通過這些高能碰撞達到什麼目的呢？

最終，歐洲核子研究中心的所有實驗都旨在回答關於我們的宇宙以及它是如何形成的這個基本問題。

粒子碰撞實驗在極小的尺度上重現了宇宙誕生時的情況。

當像電子這樣的粒子以極高的能量碰撞時，它們就進入了純原始能量的中間狀態，新粒子就可以從中出現。

到目前為止，這使得歐洲核子研究中心和大型強子對撞機的科學家在2012年發現了希格斯玻色子（一種基本粒子），也是希格斯場的表現形式，通過希格斯場，所有其他粒子都能獲得質量。

羅布森教授說：「在碰撞的那一刻，你有一個純粹的能量狀態，然後能量可以轉化為新粒子的質量。」

例如，有時你可以產生一個介子和一個反子，但並不是介子和反子以某種方式位於電子和我們開始時的位置。

它們被湮滅了，它們消失了，但是能量被轉化成其他粒子。

所以你可以創造出我們知道的粒子，或者我們希望你能創造出我們還沒見過的粒子。

粒子物理學家也希望更多地了解暗物質的本質，到目前為止還無法探測到，但它解釋了為什麼星系的引力比它們應該有的要大。

但是CLIC還需要一段時間才能從地面起飛，目前還有其他一些粒子加速器的提議。

CLIC對撞機：當反物質和物質碰撞時，它們相互抵消，釋放能量。

例如，歐洲核子研究中心(CERN)未來的環形對撞機(FCC)是一個擬議中的62英里(100公里)長的加速器，更類似於大型強子對撞機。

CLIC獲得批准的第一階段是羅布森教授前往歐洲粒子物理學戰略中心，該戰略將於5月13日在西班牙格瑞那達啟動。

在這次粒子物理學家的國際研討會上，羅布森教授將倡導從2026年開始分三個階段資助CLIC的建設。

他說：「很難預測會發生什麼，但我認為，就CLIC而言，我們處於非常有利的地位。」

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