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1700952086 不久之后,在一次适当的加速过程之后,质子束达到了1.18TeV的能标,这是环行质子束具有过的最高能标。仅在大型强子对撞机首次对撞的一周之后,即11月30日,这些更高能标的质子对撞了。净质心能量为2.36TeV,达到了有史以来最高的能标,打破了费米实验室8年以来的纪录。
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1700952088 三个大型强子对撞机实验仪器记录了质子束对撞,在接下来的数周中,这样的对撞进行了成千上万次。这些对撞的结果不会被用来发现新的物理理论,而是被用来检验实验仪器是否运行(它们难以置信地好用),以及被用来研究标准模型的背景——即便它不会指出任何新事物,也可能与真正的发现之间存在潜在的作用。
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1700952090 实验物理学家到处宣扬他们对大型强子对撞机所达到能标的满意。令人注目的是,大型强子对撞机是在千钧一发之际做了这一切——按照计划,机器应该在12月中旬到次年3月之间的冬日停机,如果12月不能进行实验,就要拖延好几个月。来自圣塔芭芭拉大学、为大型强子对撞机工作的杰夫·里奇曼(Jeff Richman)在一次我们都出席的以暗物质为主题的会议上,高兴地与我们分享了这一点,因为我们都与费米实验室的物理学家打了赌:大型强子对撞机到底能不能在2009年之前超越费米实验室Tevatron达到过的能标?他兴奋的举止宣示了这场赌局的胜利。
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1700952092 2009年12月18日,在大型强子对撞机首次试运行结束之后的停机阶段,兴奋的浪潮暂时停歇了一阵子。埃文斯以在2010年大幅提高能标的承诺总结了他的演讲。他在当时于2010年年底把能标提升到7TeV,这是前所未有的剧增。他对此自信而充满热情——当机器回到人们的视野中,并达到如此高的能标时,埃文斯的表现合情合理。在一系列跌宕起伏之后,大型强子对撞机终于按照计划运行了(图9-2是一个简略时间表)。大型强子对撞机当时计划将在2012年以7TeV或者更高的能标运行,之后再停机至少一年,以为再度提高能标、尽可能地接近大型强子对撞机14TeV的目标能标做准备。在接下来的运行中,大型强子对撞机也将试图提高质子束的光度,以增加对撞的总数量。
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1700952094 2009年,大型强子对撞机回归人们视野之后,实验与机器本身的运作便一直顺利地进行着。埃文斯最近一次讲话的内容还在听众的脑海中回响着:
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1700952096 建造大型强子对撞机的冒险历程已经到此为止了。现在,让我们走进发现物理新世界的冒险旅程吧!
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1700952101 图9-2 该图简要介绍了大型强子对撞机的“发展史”。
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1700952106 叩响天堂之门:宇宙探索的历程 [:1700950065]
1700952107 叩响天堂之门:宇宙探索的历程
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1700952112 很长一段时间以来,物理学家们都在等待着大型强子对撞机的开机运行。这些数据对科学进程而言十分重要,粒子物理学家们已经对高能情形下的实验数据求知若渴了。我们尚不知道隐藏在标准模型之下的各种假设中到底哪一个是正确的,而大型强子对撞机将提供这个答案。在这本书揭示一些有趣的可能性之前,接下来的几章中我们将绕路而行,以考虑一些有关风险与不确定性的重要问题,这些问题对理解如何解释大型强子对撞机的实验研究,以及一些有关现实世界主题的问题都是十分重要的。这场征程将从大型强子对撞机产生的黑洞,以及它们是如何收获大众杞人忧天般的关注开始。
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1700952114 担心世界毁灭的人们
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1700952116 物理学家们正在考虑大型强子对撞机最终可能发现事物的多种可能性。20世纪90年代,理论物理学家和实验物理学家们首次对某个新发现的,粒子物理学与引力本身都能在其中得以修正,并能在大型强子对撞机的能标上预测新现象的研究方向感到兴奋。这些理论中一个有趣的潜在推论激起了人们很大的兴趣,物理学领域之外的人对其兴趣尤甚,即微观低能黑洞存在的可能性。如果额外维度的观点确实正确,比如我与拉曼·桑卓姆(Raman Sundrum)提出的那套理论,这种额外维度的微型黑洞也许真的可能产生。物理学家们乐观地预测,这种黑洞(如果被创造出来)可以为引力修正理论提供合理的证据。
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1700952118 并非所有人都对这种可能性抱有热情。在美国与其他地方的某些人担心,可能产生的黑洞会吞噬地球上的一切事物。我经常在许多公开演讲中被问及这种潜在的情景。在我解释了为何这种想法是杞人忧天之后,大多数的提问者都对我的回答十分满意。然而,并非每一个人都有机会聆听整个故事。
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1700952120 沃尔特·瓦格纳(Walter Wagner),曾是一位核安全官员,现在是律师、中学教师、夏威夷某座植物园的经理;西班牙人路易斯·桑科(Luis Sancho),一名作家、自封的时间理论研究者——这两人是这些杞人忧天的人中最激进的。他们两位激进到在夏威夷对欧洲核子研究中心、美国能源部、美国国家科学基金会与美国费米加速器中心提起了诉讼,以拖延大型强子对撞机的开机时间。如果他们的目标仅仅是拖延大型强子对撞机的运行,那还不如送出一只鸽子,让它把一片面包渣掉到大型强子对撞机的机器里更为简单呢(这种事情当真发生过,那只鸽子像是一名特立独行的特工[41] )。但是,瓦格纳与桑科希望让大型强子对撞机永久地停止运行,所以他们依旧在奋力前进。
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1700952122 并不只有瓦格纳与桑科担忧黑洞可能引起的危机。由公益律师哈里·莱曼(Harry V.Lehmann)执笔的著作《量子中没有金丝雀:谁来决定大型强子对撞机是否值得以我们的地球作为赌注?》中也简明地概述了这些顾虑。一个相关主题的博客集中回顾了2008年9月的爆炸所带来的恐惧,并拷问:大型强子对撞机是否能再次安全开机?然而,最主要的顾虑并非集中于2008年9月19日灾难背后的技术失败原因,而是大型强子对撞机中可能产生的真正物理现象。
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1700952124 由莱曼与其他许多人对“末日审判机械”的描述所传播开的恐惧,主要集中于他们认为可能导致整个地球被吞噬的黑洞。他们担心,大型强子对撞机风险评估小组根据量子力学作出的研究缺乏可信的风险评估。
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1700952126 他们作出这一论断的主要依据是:
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1700952128 ●根据理查德·费曼与其他人的说法,“没有人真正懂得量子力学”。
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1700952130 ●弦理论之中尚有许多未知因素,它们有可能构成不确定性,而他们认为是有关系的。
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1700952132 他们的问题涉及如下要点:
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1700952134 ●是否不论风险多小、出于何种理由,对地球产生的威胁都不能被允许?
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