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粒子加速器


粒子加速器

物理学家们为什么需要粒子加速器? 精细的显微镜 一台粒子加速器是怎样工作的?

粒子加速器——精细的显微镜
人类通过光的反射认清世界(其它动物,像海豚和蝙蝠利用声波探测周围的环境)。实际上,从所有可以发出波的东西都可以得出有关环境的信息。使用波来探测物理世界的问题在于图像的质量被我们所可以看见的波长所限制了。

我们的眼睛探测到的光,波长一般在 0.4—0.8 微米(1 微米等于 0.000001 米或 10^-6 米)。这意味着我们的眼睛不能检测到波长超出这个范围的光波,也就是比这更小的东西,我们就很难发现了。自从我们不需要看到比 1 微米还小的东西时,比这个范围还要小的东西就不再被我们所察觉。

但是 CERN 的科学家们需要研究次原子级的问题,在那里,典型的尺寸是在飞米(0.000000000000001 米,即 10^-15 米)这个数量级上的,甚至更小!

在很久以前,人们发现移动的粒子也具有波的性质。由于粒子能量更高,故波长更短。这样,我们就能看到比微米还小的细节。若电子有足够大的能量,我们利用它来观测。这就是电子显微镜的原理。电子显微镜用在生物学和金属组织学的用途,用来观测细胞或金属的细节。然而,连最好的电子显微镜也不能照出一张清晰的原子照片。

由于所有粒子都具有波粒二象性,所以科学家就利用具有极短波长的粒子作为探针。我们需要粒子释放出十亿倍更强的能量。想要得到更细的信息,就需要建造更大的机器!