著名物理學家：「歐洲核子研究中心的反物質發生震驚的事情」｜Brian Cox: "Something Terrifying Happened With Antimatter At CERN

2008 年 9 月, 世界著名的頂尖技術, 歐洲大型牆到牆機, 經過無數個日日夜夜的精心雕刻和艱苦的工作，終於出現了。 這個由智慧和汗水組成的科技巨人 ， 是由歐洲核研究中心設計的. 它的建造過程就像世界上最精緻的精度。 每一步都充滿了挑戰和突破。 大型牆到牆機器的頂級技術 不僅是人類探索世界縮影的英勇飛躍 ， 也是深挖宇宙的里程碑. 它就像一扇神祕的門，被慢慢推開 ， 把我們引向無限神祕的粒子世界, 大大拓寬了我們對宇宙本質的理解。 然而，當科學界沉浸在這一偉大成就帶來的喜悅和靈感中時 ， 突然的興奮和興奮使平靜的湖面層層上升。 在歐洲核子研究中心的深水實驗室, 物理學家遇到了前所未有的困惑和挑戰。 他們實際上捕捉到了反物質的驚人發現。 這個消息就像天空中的閃電 ， 並立即在物理學界掀起了巨大的浪潮。 著名物理學家 Brian Cox 博士評論了這一發現。 就像一顆明亮的星星在科學的夜空中閃耀 ， 激發了無數關於宇宙奧祕的新想法和理論。 這一發現無疑對當前的物理學理論產生了巨大的影響。 它迫使我們重新審視曾經被視爲物理定律的基本定律。 同時，它也爲未來的科學研究開闢了新的方向和可能性。 那麼，這個驚人的發現是什麼 ？ 它將如何影響和影響我們對宇宙的理解 ？ 讓我們來看看。 所以，最大的進步是我們已經找到了如何做到這一點。 這很有趣，因爲一旦你有了氫原子 ， 氫原子可能是宇宙中最容易理解的系統。 我們知道氫原子是如何以極高的精度工作的 ， 因爲它們非常非常簡單。 所以，通過構建反氫原子 ， 我們可以詳細瞭解行爲差異的方式 ， 如果物質和反物質有什麼不同的話. 這是一個巨大的問題 ， 因爲我們不知道它們的行爲是否完全相同 ， 或者是否有微小的差異。 我們認爲可能有微小的差異 ， 因爲我們需要解釋爲什麼今天宇宙中沒有很多反物質 ， 當它可能被製造出來的時候，嗯，它一定是在大爆炸中被製造出來的。 所以，這是個大問題。 會不會是暗物質 ？ 所以，暗物質，另一個大問題 ， 這有點多，也許更容易看到 ， 我們可能會得到答案 ， 宇宙的另外 25 - 26% 是由暗物質組成的。 有很多東西我們看不見，我們不知道它是什麼。 它大概是宇宙的 96% 。 所以，在一個完整的宇宙理論中，這有點尷尬。 我們認爲，其中一些是暗物質的形式。 我們不認爲，我們非常確定，實際上，它不是反物質 ， 因爲你會看到它撞到物質上 ， 發出大量的能量和光，我們看不到這一點。 所以，我們認爲它可能是別的東西，它必須是別的東西。 我們認爲有某種粒子 ， 我們可能會在大型強子對撞機上發現, 這是非常有力的候選人。 所以，這不是暗物質，但很有趣 ， 因爲我們想看看反物質和物質之間的行爲是否有差異。 你能想象一個巨大的機器埋在兩個國家的地下嗎 ？ 沒錯. 我們正在談論的是歐洲大型強子對撞機。 這是歐洲核研究中心的驕傲工作。 這是現代工程學的奇蹟。 這不是一臺普通的機器。 這是世界上最大和最強大的粒子對撞機。 它的誕生故事和它的功能一樣迷人。 你知道, 歐洲核研究中心是國際科學合作的象徵。 這一切都可以追溯到第二次世界大戰。 當時，歐洲急需重建。 科學家們開始意識到, 只有全球合作才能真正推動科學進步, 重建大陸的科學力量。 1950 年，著名物理學家路易斯·德布羅意提出了建立歐洲聯合實驗室的大膽建議。 這不僅可以促進科學發展, 也促進國際和平合作。 兩年後，11 個國家簽署了《歐洲核研究中心公約》。 歐洲核研究中心誕生了。 歐洲核研究中心位於瑞士和法國之間的邊界。 它的任務是解開原子核及其結構的奧祕。 這需要一個非常高能量的粒子加速器來幫助科學家進行研究。 歐洲核子研究中心的加速器將粒子加速到近光速, 然後讓它們猛烈碰撞。 通過這樣的碰撞，我們可以揭開宇宙最基本的祕密。 在 20 世紀 80 年代，隨着科學野心的擴大 ， 科學家們意識到他們需要一臺更強大的機器來深入探索物質的基本奧祕。 這是巨型粒子對撞機的誕生。 這種超級粒子加速器由一個 27 公里長的超級粒子和一個探測環組成。 它是科學界的巨人。 1998 年，巨型粒子對撞機發射升空。 這是一個了不起的項目。 這個 27 公里長的地下軌道隧道有 100 米深, 這是來自世界各地成千上萬的科學家和工程師共同努力的結果。 總共花了 10 年時間。 最後，在 2008 年，這臺機器準備好了第一次粒子碰撞。 那麼，爲什麼我們要在地下建造這個巨大的裝置呢 ？ 除了保護它免受地面的干擾 ， 這樣的深度也可以避免地質挑戰 ， 比如周圍的魯拉山脈。 這樣，我們就不需要建造一個巨大的垂直軸來節省大量成本。 而且，使用地下空間比在地面上購買昂貴的土地要實用得多。 現在你一定在想 ， 這個巨大的地下軌道對撞機是如何工作的 ？ 2010 年，它成功地以每秒 3.5 兆噸的超高能級碰撞了粒子。 這個能量水平是當時世界紀錄的四倍。 而這僅僅是個開始. 經過隨後的升級，它現在擁有 6, 5 兆噸的驚人能量。 想象一下，兩個粒子以接近光速的速度相互碰撞。 這是大型牆到牆對撞機的日常操作。 它有四個特殊的碰撞點。 這些高速運動的粒子在這些點上劇烈碰撞。 爲了觀察這些碰撞現象 ， 科學家們在碰撞點周圍安裝了七個探測器。 這些探測器可以記錄碰撞後發生的每一個細節。 通常，大型壁壁對撞機的日常工作是讓粒子相互碰撞。 但是每年都有一個特殊的活動。 重粒子的碰撞持續一個月。 通常, 進行數千次碰撞。 這就像這臺機器的年會 ， 這使科學家有機會研究宇宙的更深層。 你可能會問，爲什麼我們花這麼多精力來做這件事 ？ 所有的答案都指向我們對宇宙本質的追求。 物理學家使用大型的壁對壁對撞機來探索粒子物理學中最複雜的理論 ， 尤其是難以探測的希格斯玻色子粒子, 以及其他由超對稱理論預測的粒子。 希格斯玻色子的發現就像找到了丟失的宇宙之謎。 它解釋了爲什麼有些粒子有質量。 這在當時引起了轟動。 而現在，科學家們仍在期待更大的突破。 也許下一個發現將徹底改變我們對宇宙的理解。 你聽說過牆對牆對撞機嗎 ？ 你沒聽說過也沒關係。 讓我給你一個簡短的解釋。 壁對壁對撞機實際上是非常小的亞原子粒子。 它們由稱爲夸克的較小粒子組成。 夸克是夸克和中子的基本結構。 簡單來說, 牆對牆對撞機是日常材料中最小的一塊。 那麼，爲什麼我們需要一個大型的牆對牆對撞機來研究這些小牆呢 ？ 因爲我們希望這些壁以接近光速的速度碰撞，從而產生一些神祕的亞原子粒子。 這些粒子只會存在很短的時間，然後立即消失。 這些亞原子粒子不能在其他地方或以其他方式產生。 只有通過這種極端的碰撞才能看到它們。 在這個巨大的地下隧道中，每次碰撞都像是大爆炸的迷你版。 這使科學家能夠深入瞭解宇宙的基本性質 ， 爲了理解它的組成部分 ， 甚至是連接整個宇宙的力量. 你能想象嗎 ？ 該隧道建於 1983 年至 1988 年之間。 它是 3, 8 米寬，用超厚泥漿加固。 這不是一條普通的隧道。 裏面有一些超酷的設備 ， 如電子設備、壓縮機、通風系統和冷卻設備。 這些高科技設施使這臺機器運轉非常平穩。 更重要的是, 一個大型的牆對牆對撞機每年產生 15 pb 的數據。 這是一個什麼樣的概念 ？ 它相當於數百萬部電影的數據。 爲了處理這些數據 ， 歐洲核研究中心還開發了一個國際計算機網絡。 這是一項超級高科技成就。 它允許世界各地的科學家使用和分析這些數據。 那麼，大型牆對牆對撞機的主要目標是什麼 ？ 一個大任務是揭開希格斯玻色子的祕密。 這是一個理論上應該存在的例子。 但是因爲它的質量太高 ， 我們不能觀察它。 大型壁對壁對撞機的目標是每分鐘產生幾個希格斯玻色子。 這就像爲傳說中的稀有生物設下陷阱。 這是一次科學狩獵。 當然，大型牆對牆對撞機的野心不僅限於此。 除了希格斯玻色子, 科學家們還使用這臺機器來研究超對稱粒子和宇宙中的其他奧祕。 這些隱藏在宇宙中的微小粒子 可能揭示了一種我們根本無法理解的物理現象。 然而，如此龐大的設備並不是小菜一碟。 當大型壁牆對撞機在 2008 年剛剛發射時 ， 它遇到了一個巨大的問題。 其中一塊磁鐵斷裂並造成嚴重損壞。 整個測試被推遲了將近一年半。 但即便如此, 大型壁牆對撞機已經取得了許多突破性的發現，當然，最重要的是 ， 是期待已久的希格斯玻色子. 第一次手術成功後 ， 大型牆對牆對撞機升級後進入休眠狀態。 它在 2015 年再次運行 ， 直到 2018 年。 經過另一輪的修復和升級 ， 大型牆到牆對撞機於 2022 年 4 月再次重新啓動。 這一次，能量流增加到 6, 8 兆瓦。 該行動預計將持續到 2026 年。 在此期間，科學家們已經取得了一些令人興奮的成果。 但是不尋常的事情發生了。 7 月 7 日，科學家在地球磁場中發現了一條神祕的裂縫。 這是什麼意思 ？ 你可以把地球磁場想象成一個保護罩。 它通常幫助我們阻擋來自太陽的太陽風。 但是那天，這個防護罩實際上有一個裂縫 ， 持續了驚人的 14 個小時。 這就像一個暴風雨的夜晚 ， 一扇窗戶被打開, 所有的寒風都吹來了。 這些太陽風流入地球 ， 導致強烈的磁暴 ， 甚至讓我們看到壯觀的極光。 如果你是奇怪事物的粉絲 ， 你可能還記得那個壞蛋 Weikner. 有些人甚至幽默地說，Weikner 可能已經用完了這個裂縫。 雖然這只是一個有趣的理論 ， 這次的極光真的很美，也很神奇。 那麼這個裂縫是怎麼來的呢 ？ 原來是受太陽同向旋轉相互作用區的影響, 這就是 CIR 。 你可以把它想象成兩個不同速度的水流相遇 ， 形成一個湍流的瀑布。 這些 CIR，以及其他太陽現象 ， 從太陽射向地球, 襲擊我們的星球, 然後產生類似極光的光。 7 月 7 日的第四次風暴是由 CIR 引起的。 根據美國國家海洋和大氣管理局 ， 由於 CIR 的影響，這場風暴如此強烈。 你可能會想, 我們應該擔心這些 CIR 和 CIR 風暴嗎 ？ 事實上，專家說 ， 不要太擔心。 地球的 CIR 是我們的盾牌。 它們經常被這種風暴破壞 ， 但是他們通常恢復得很快。 最近發生的事情表明，這些中斷可能會持續更長的時間 ， 但它們可能不會造成任何災難。 你可以把它想象成生活在暴風雨中的房子裏。 窗戶偶爾會卡住 ， 寒風吹來。 雖然有點不舒服 ， 它不會毀了房子。 同樣 ， 我們的 CIR 也可以阻擋大多數太空風暴。 雖然一些能量可能會不時滲入 ， 它可能會影響衛星，無線電源 ， 甚至電力系統。 但是不會有什麼大問題。 事實上，在 2003 年 ， 科學家 Harold F，Ray 將我們的 CIR 描述爲通風良好的房屋。 大多數風暴被擋在外面 ， 但有時會有一些能量進來。 足以讓我們看到美麗的極光, 或者在某些情況下 ， 它會干擾我們的技術。 幸運的是, 這一事件沒有導致停電或大規模停電。 相反，它給了美國、美國和加拿大的許多人 令人驚訝的極光景象. 有趣的是, 科學家們還發現，太陽變得比預期的更活躍 在當前的活動週期中。 這對我們意味着什麼 ？ 這意味着在未來幾年, 你會看到極光的機會大大增加。 在接下來的三年裏, 天空中可能會有更多明亮的極光。 那麼, 記住在這段時間要多注意夜空。 也許你會看到一個驚人的宇宙。 回到 2017 年 7 月, 大型極光探測器取得了許多重大突破 ， 尤其是在希格斯玻色子的研究中. 希格斯玻色子, 我們知道, 是解釋顆粒質量的最理論依據。 到 2021 年, 這臺超級機器已經識別出 59 個新的極光。 Yes, 59. 2022 年 7 月, 它探測到一個新粒子叫 5 星. 這是由獨特的夸克組成的粒子 ， 這讓科學家們興奮不已。 當然, 科學技術永遠不可能完美。 隨着時間的流逝, 大型極光探測器的效率下降了。 但別擔心, 科學家們已經準備好應對這些挑戰。 他們正在實施一項名爲 “高光度大型極光探測器 ” 的升級計劃。 該計劃於 2018 年啓動，旨在使大型極光探測器更加靈敏 更好地捕捉宇宙中那些罕見而神祕的現象。 爲什麼這臺機器如此迷人 ？ First, 它的第一次操作揭示了希格斯玻色子的存在。 這一發現開啓了我們對宇宙的理解。 Then, 它的第二次操作提供了對這個粒子的更深入的理解。 而現在, 第三次行動正在進行中。 該行動計劃於 2025 年結束。 當時, 科學家們期待更多驚人的數據和發現。 更令人興奮的是，歐洲核研究組織 準備迎接更瘋狂的新階段. 到 2029 年, 這個探測器的碰撞速度將是今天的十倍。 想想看. 這意味着我們可以獲得比以前更多的信息。 預計這一階段將持續到 2042 年。 科學家將沉浸在比今天大十倍的數據海洋中。 是不是很刺激? 現在, 你可能會問, 爲什麼這一切如此重要 ？ 來吧, 讓我們帶你進入希格斯玻色子碰撞的世界。 你可以把希格斯玻色子想象成一個裝滿五色和六色軟湯的容器。 裏面有小顆粒, 叫做夸克。 這些夸克被稱爲凝膠的粒子粘在一起 形成希格斯玻色子. 當兩個軟湯碰撞時 ， 它們通常分散 ， 然後重新組裝成熟悉的模式。 但有時, 一些非常特別的事情發生了。 例如 ， 兩個夸克或凝膠直接碰撞。 此時此刻, 就像一場小型爆炸. 所有的能量都被壓縮成一個點 幾乎無限小 ， 然後劇烈爆炸. 正是這些極其罕見的高能事件給了科學家 一個深入宇宙的機會. However, 這也帶來了挑戰。 你知道嗎 ？ 在大規模夸克碰撞中 ， 有多達 4000 萬次碰撞想想看。 在這麼多的碰撞中 ， 你會發現一個特別的時刻. 這就像在永無止境的煙花表演中捕捉最獨特的火焰。 每次碰撞產生的數據量 是驚人的。 相當於 20 部智能手機的大小。 這些數據每秒填充超過 1 百萬 GB 的數據庫。 科學家如何在如此龐大的數據中找到寶藏 ？ 他們使用一個非常酷的系統稱爲觸發。 這就像一個有很多經驗的攝影師 每秒最有趣的碰撞時刻，並大大降低了範圍 科學家需要分析。 這樣, 他們可以專注於關鍵時刻 這可能會揭示宇宙的祕密。 回到大規模夸克碰撞的原理 ， 它真的像一個巨大的顯微鏡，深入宇宙的基本組成。 科學家的目標是找到我們以前從未見過的例子。 這些例子可能會揭示宇宙的新見解。 一些示例可能非常沉重。 就像宇宙中的重量級冠軍一樣 ， 它們會分解成更小的粒子，釋放出巨大的能量。 但並不總是那麼順利。 大多數科學家認爲我們可能看不到 那些難以探測到的重粒子，但我們可能會發現一些間接線索。 就像尋寶一樣。 你可能不會馬上找到寶藏 ， 但你會找到一張地圖指引你找到寶藏. 另一個謎團是暗物質。 這個神祕的物質佔據了宇宙的大部分 但它仍然是看不見我們的視野。 雖然我們看不見, 我們可以觀察到它的影響。 就像風吹過樹葉。 你看不到風本身 ， 但是你可以聽到樹葉的沙沙聲。 在大規模的夸克碰撞中, 科學家們一直在尋找那些微弱的信號 可以證明暗物質的存在. 但是這些信號太微妙了。 這就像試圖聽到遙遠的話很難捕捉。 但別擔心. 隨着第三輪的進行 ， 我們的探測器將變得更加靈敏，能夠更準確地捕捉到這些微妙的線索。 這次, 也許我們真的可以揭開暗物質的神祕面紗。 更酷的東西在等着。 它們不只是停留在大規模的夸克碰撞階段。 下一個超級雄心勃勃的計劃已經在路上了。 這是未來的原型碰撞機 FCC 。 這臺機器將比大型夸克碰撞機更大、更堅固。 這只是它的超級版本。 但這不是一個小項目。 建造它的成本預計在 90 到 2100 億美元之間。 這絕對是天價。 並不是每個人都對如此大的投資計劃感到樂觀。 有些人認爲與其投資這麼多錢 建造一個更大的碰撞機器 ， 最好把資源放在其他重大科學項目上。 在月球背面建造一個巨大的望遠鏡 或者開發一種用於探測宇宙波的天高裝置 和引力波。 著名的網絡物理學家 Sabin Hasselfeld 甚至說 這臺新的碰撞機可能不會帶來我們期望的突破。 他將其描述爲購買超高望遠鏡。 因此, 你可能看不到任何新的東西。 科學家們不這麼認爲。 畢竟, 科學探索通常是一個逐步發現的難題。 這就像在一長串情節中解鎖更多線索。 說到線索, 最近的異常現象就像一扇神祕的門 很難想象 我們是否真的會發現一些從未被揭露的祕密。 甚至像馬克西莫夫這樣的專家 認爲巨型望遠鏡的實驗 可能意外地打開了時空的裂縫 ， 把我們引向另一個宇宙. 這可能是爲什麼 許多人有曼德拉效應 ， 那就是他們不相信一些歷史事件。 許多人相信諾貝爾和平獎獲得者 曼德拉被稱爲南非之父 ， 死在監獄裏, 不是在 2013 年，當他死在家裏的和平。 這樣的記憶錯誤引起了 關於平行宇宙的猜測。 雖然這聽起來有點荒謬 ， 這也引起了許多人的好奇心。 將歐洲核研究中心的實驗 真的有可能引起一些變化 雖然這個理論很有趣 ， 大多數科學家 懷疑它。 沒有證據表明這些實驗 可以把我們送到另一個平行宇宙。 這些理論不可避免地使一些人 擔心歐洲核研究中心。 別擔心. 在歐洲核研究中心, 他們非常重視 無論是輻射防護 ， 危險的化學過程 ， 或整體電氣和消防安全 ， 他們制定了嚴格的規定 並繼續監控。 歐洲核子研究中心也做好了充分準備 緊急情況下。 不管是火 ， 化學品泄漏, 或輻射暴露 ， 他們都有完美的應急計劃 並將定期進行安全演習 確保所有員工都能快速響應 歐洲核研究中心不僅 科學探索中心 ， 它也代表了國際合作的巨大力量。 科學家和工程師聚集在一起 一起爲最終的神祕而戰 宇宙的。 這種跨國合作也證明了 科學無國界。 只要有一個共同的目標 ， 任何障礙都可以克服。 最好的是歐洲核研究中心 也將這種合作精神延伸到開放和透明的 研究模式。 他們定期發佈研究成果並共享數據 全球科學界。 這種透明的態度不僅使研究進展更快 ， 也加強了信任與合作 順便說一下, 你知道嗎? 萬維, 這就是今天的互聯網 ， 實際上是發明的 歐洲核研究中心。 起初, 它只是科學家的工具 創建更方便的數據共享。 我沒想到它會變成 全球通信系統 這顯示了基礎科學研究的力量。 許多技術進步實際上 從這些似乎出生 遠離日常生活。 歐洲核研究中心也積極參與公共教育。 他們設計各種活動來激勵下一代 科學家和工程師，讓每個人都有機會 參與這些複雜的 但是迷人的科學概念。 從導遊到互動展覽 科學講座 ， 他們給每個人機會 接觸尖端科學。 這也有助於培養人們的 好奇心和熱情 此外, 歐洲核研究中心也非常關注 關於環境和安全問題。 他們定期進行安全檢查和演習 並評估他們的研究活動對周圍環境的影響 以確保一切都在安全範圍內進行。 展望未來, 歐洲核子研究中心有更令人興奮的計劃。 他們將繼續製造更大的機器。 未來輪計數器等項目 將引導我們探索 更深層次的宇宙之謎 這些計劃將進一步擴大 我們對物質世界的理解 也可能讓我們發現 新的例子或新的現象 徹底改變我們對宇宙的看法。 簡單地說, 歐洲核研究中心的承諾 就是永不停止探索 總是打破知識的界限。 他們的研究不僅會影響 目前的科學, 也塑造了我們的理解 未來的宇宙。 感謝您的收看。 請繼續關注和觀看視頻 關於新技術。