希格斯玻色子實驗的物理裝置

Ⅰ 被稱為「上帝粒子」的希格斯玻色子，究竟是什麼東西

2012年7月，物理學領域有了一個重大的發現，物理學家們終於解開了困擾他們40多年的謎團。當每個人都興奮地握手慶祝時，一個老人哭了，這個人就是彼得•希格斯。他對一個新的基本粒子的預測，即標准物理模型中對基本粒子家族的必要補充，最終被證明是正確的。

希格斯玻色子的發現尤其令人期待，因為它被吹捧為「上帝粒子」。但是為什麼它有這么一個聳人聽聞的昵稱呢？

二十年過去了，物理學家們仍然一無所知。1993年，美國物理學家Leon Lederman和Dick Teresi寫了一篇文章《上帝粒子：如果宇宙是答案，那問題是什麼？》。有趣的是，最初的標題是《這令人討厭的粒子》（The Goddamn Particle），反映了物理學家在近20年裡無法找到它的巨大挫敗感。然而，出版商不同意，之後作者把單詞刪減成「上帝」。結果這個名字就粘在上面了。就像一個有責任心的寄生蟲，似乎不會很快離開。

誤釋被曲解了，陰謀也隨之而來。2005年大型強子對撞機（LHC）開始開發時，撲朔迷離的陰謀正四處流傳。一些人認為物理學家打開了通往地獄的大門。

物理學家通過研究在高速粒子碰撞中分散的碎片，發現了新的、更小的基本粒子。這類似於通過檢查電視機從建築物頂部扔下來摔成的碎片來研究其內部結構。2012年，人類有史以來建造的最強大的粒子加速器LHC，以接近光速的速度碰撞質子，最終發現了長久以來尋找的希格斯玻色子，原來它隱藏在內部。

希格斯場的發現僅僅是個開始。我們推測，這個場的許多「版本」最終將不僅僅是對稱建立，而是所謂的超對稱，它是一個擴展的標准模型，有望填補剩餘的空白。這也包括暗物質的構成，暗物質目前似乎比希格斯場更難以理解。

不管是不是上帝粒子，這個發現是開創性的，也許是我們短暫歷史上最重要的發現之一。我們的祖先帶著棍子出發，但最重要的是，帶著好奇心，沿著潮濕的礫石，追蹤水斑找到溪流，爬過一個個懸崖，跟著溪流發現池塘，我們現在已經艱難地追蹤到這四大河流。

在這段時間里，我們已經鍛造了一些工具，正如英國科幻作家Arthur Clarke所說，它們與魔法別無二致。很快，我們就會沿著河流到達最終的「大河」，把我們的木棍固定在它旁邊的地面上，回顧我們史詩般的朝聖之旅。然後我們就可以停止好奇「如何做」，而開始思考「為什麼」。

Ⅱ 希格斯玻色子是什麼呢

希格斯玻色子是一種幫助傳輸產生希格斯場的質量的粒子，類似於光粒子——光子——傳輸電磁場的方式。希格斯場是一種力場，就像一個巨大的糖蜜容器遍布宇宙。大多數已知的通過它的粒子都會粘附在糖蜜上，減慢它們的速度，加重它們的重量。

關於希格斯玻色子，它如何與其他粒子相聯系，它是否給中微子和暗物質帶來質量，是否存在不止一種類型的希格斯玻色子，科學家們還有很多要了解的。雖然科學家們已經觀測到一些預測的希格斯粒子衰變成其他粒子，但他們還沒有觀測到所有的希格斯粒子。2015年，大型強子對撞機以高出60%的能量開始了它的第二次運行，這將使ATLAS和CMS能夠產生更多的希格斯玻色子用於研究，並為產生更多類型的希格斯玻色子開辟了可能性。

Ⅲ 粒子對撞機造價近千億，高能物理研究為何如此燒錢我們造不造

中國建不建粒子對撞機？
粒子對撞機主要作用是加速兩股粒子流，使其以接近光速進行對撞，粒子在高能狀態下對撞分裂產生人類未知的物質形態，從而研究宇宙萬物的本源，該裝置可以進行基本粒子如質子、電子等對撞實驗；

粒子對撞機為了獲得超高速粒子流，通常採用環形超級磁場來加速粒子，要達到接近光速，環形磁場必須長達數百公里才能使粒子加速到實驗需求的速度；

粒子對撞機環形磁場的高強電流產生的磁場勢必對周圍環境造成影響，影響人類的正常生活環境，因此為了避免造成環境破壞，環形磁場必須建在地下數百米深度，這就導致工程浩大，建造費用極其昂貴；

歐洲粒子對撞機建成後，在對撞實驗中發現了「上帝粒子」希格斯子，最近報道又發現了兩種新的粒子，由此可見對撞機也僅僅是高能物理研究的一個實驗裝置；

至於中國是否要建粒子對撞機，必須要經過全面論證，首先國內是否有頂級物理學家能完成相關實驗、並在量子物理領域有所建樹，其二對撞實驗能否為國民經濟發展助力、能否開發對環境影響小新能源，其三建造工程是否可以帶動相關領域技術進步、使中國在航空、材料等領域突飛猛進，其四中國是否已經有足夠的閑錢用於對撞機的奢侈消費？

綜上所述，粒子對撞機對未來科學發展的貢獻值得商榷，如果中國在天體物理、量子物理領域有大量的世界頂級科學成果，建對撞機有必要，如果缺乏相關科研人員，豈不是為他人做嫁衣？

我平時看問題的直觀判斷靈驗率很高，認為此時間節點不宜花千億人民幣去建超級強子對撞機工程，建議我國把它延後些去辦。當前要用這么多經費去搞前沿性的一些可應用的技術工程，如研究利用中微子去傳輸信息。把已知的中微子應用到實踐中去，比把未發現的新粒子去應用要相對容易些。

既使我國在十五年內發現了諾獎級的新粒子，也不見得能在二十年內能把它應用到廣泛實用性的信息領域去，有什麼比先進的信息技術、生物工程和智能重要呢？不會鬧笑話把末來可能會發現比希格斯玻色子更微觀的粒子留著應用到機械領域去吧！科學家的思想和建義可不要太機械了哦！

可以預想到的是，美國和歐州人在未來十年內不會投入更多的錢到強子對撞機試驗中去，在這方面他們的心血將越來越變涼，也很清楚發現更微觀的粒子代價越來越高。或許獲得過諾獎的楊院士全面考慮過這些問題，而有些國內學者一心想尋求自身專業 探索 的快感。

雖然研究新粒子是去了解微觀問題，但要作出宏觀規劃方面的考慮！慎重、慎重、千萬要慎重！

就在11月3日上午主張建造環形電子對撞機的高能所所長、中科院院士王貽芳接受多家媒體采訪，被提問最多的問題還是關於我國要建造的環形電子對撞機。
那麼為什麼主張建造這個對撞機哪？
高能物理要想發展，並且走在前沿就繞不過粒子物理標准模型，這個模型包含了61種基本粒子，其中包括了三大基本作用力的傳播子以及組成物質的基本粒子，其中還有一種粒子比較特殊，那就是希格斯粒子，這個粒子又被稱為上帝粒子。

希格斯粒子1964年被提出，2012年歐洲核子中心宣布大型強子對撞機（LHC）發現了希格斯粒子。這種粒子從被提出到發現花費了將近50年的時間，至此粒子物理標准模型的最後一塊「拼圖」被找到。接下來的工作就是要研究希格斯粒子的性質，這對於該領域的科研專家來說是一塊大蛋糕，很可能會誕生兩到三個諾獎。那麼既然要研究希格斯粒子的性質，那麼首先就要撞出大量的希格斯粒子，我國可能建造的環形正負電子對撞機一期完成後運行後可以得到至少100萬個希格斯粒子。

為什麼有人反對建造環形正負電子對撞機哪？
反對人中的代表就是楊振寧，楊老認為建造環形正負電子對撞機資金投入太過於巨大，和我國正在發展的國情不匹配，也會給其它基礎科學的經費投入造成影響。並且我國目前在該領域內的專家數量遠遠不夠，即使建造成功後也會需要大量其它國家的科研人員，為他人作嫁衣。

在昨天上午王院士的采訪新聞中，他特意強調了一件事情，那就是環形正負電子對撞機的資金投入問題並不是像網上所說消耗數千億，經過多次估算資金需求大約是360億人民幣。如果在一期運行後取得很好的成就，還可以把電子對撞機變成質子對撞機，繼續進行研究，當然這360億元中不包含後期的投入。

關於環形正負電子對撞機是否建造，並沒有誰對誰錯的問題，至少現在是看不出來的。即使現在開始建造完成一期工程也要到2030年，之後花費十年的時間運行取數據，二期工程將在2040年開始，至少要在四五十年後才能去評論建造環形正負電子對撞機的正確與否。

粒子對撞機（CEPC）到底造不造，已經爭論了幾年了。支持一方是中國科學院高能物理所所長、中國科學院院士王貽芳教授、反對現在造對撞機一方是楊振寧先生。雙方都曾公開發表過意見與看法，但是從理由上，楊先生的意見更為的中肯一些。

不是不造對撞機，也不是造對撞機沒用，楊先生的看法是不支持現在造對撞機，因為耗費巨大，並且每年也需要大量的經費。譬如歐洲的LHC，前前後後6000餘名物理學家與研究學者在那裡工作過，每年需要一大筆錢來做研究經費，LHC最大的成果就是2013年發現了希格斯粒子。當初美國也曾想在上世紀九十年代建造一個當時世界上最大的對撞機SSC，但後來由於某些原因撤銷了這個計劃，原本已經在建造的SSC被迫停止，30億美元打了水漂，雖然美國沒有建成大型粒子對撞機，但是人家的基礎科學研究絲毫不弱於歐洲。

建造粒子對撞機不僅是建造費用，還有後續的經費支出、維護維修、升級費用等等，這些加起來確實不是一個小數目，這也是楊先生反對的原因之一。

造不造不是我們能說的算的，造了確實有好處，可以吸引很多的學者、物理學家前來研究，也有助於我國培養相關人才，更有可能發現新的物理現象，提出新的物理問題。不造也有理由，不是不造，是不在現在造。

理論物理學家廢紙，實驗物理學家費電，然而理論最終都需要實驗來證明其正確性，高能物理的理論就是嚴重依賴實驗的典型，當物理學家們預言一種新的粒子之後，造價上千億的對撞機就要開始漫長的驗證之路。

「上帝粒子」從上個世紀下半葉被預測存在後，一直到2013年才被造價60億美元的歐洲大型強子對撞機所發現，並且這個發現只是證明了上個世紀某些高能物理理論的正確性，對於目前的人類文明來說沒有一點實質性的好處。

物理學註定就是一個燒錢的學科，高能物理的目的之一就是研究微觀粒子，而微觀粒子只能通過對撞機來產生，並且隨著理論的升級現有的對撞機功率是不足以驗證已經升級了的理論的正確性的，唯一的辦法就是花更多的錢造更強大的對撞機驗證更先進的理論。

歐洲目前已經准備再建造一個210億歐元的對撞機來做高能物理，而中國的王貽芳院士支持建造的大型對撞機將耗資1300億人民幣幣，這還不算建成後的維護費。

從長遠來看大型對撞機會肯定是要製造的，但前提是我們有這些「閑錢」去建造它，其實楊振寧建議的是中國在三五十年後再建造大型對撞機，因為那時候肯定比現在國強民富。

某種意義上來說物理學家就是地球上最開心的人，雖然他們動動嘴就能讓國家花費上千億建造大型對撞機，但是 歷史 已經證明一個國家如果不注重科學技術就是要挨打的，所以也只能「痛並快樂著」

不造

其實根本不是造的問題，有錢當然要造。問題是，我們是不是得花那麼多造。
為啥造價昂貴？
其實我們平時買機械產品，都會有一個精度的說法，尤其是精度越高，造價就越貴。而我們知道，高能物理的研究是在亞原子級別的，電子和質子的尺度都在10的15次方上下，而要控制它們往一個方向上迎頭撞到一起，這個技術難度不是一般的高。整個操作要比市面上幾乎絕大多數的儀器的誤差還要小得多，所以僅僅從這一點上看，它就不會便宜。

其次，它的耗電量運營成本維護成本也搞得離譜，畢竟是要在這么小的尺度內實現操作。這後期的投入都不會小。

目前最有名氣的對撞機是LHC，全場27KM。它的造價摺合人民幣就過了千億。

成本和收益的考慮
其實要不要造這個問題，如果僅從學術研究的角度考慮，那是一定要造的，因為它一定會對基礎物理的研究有幫助的作用。

但是很多事情並不是說，有必要就一定要造。因為這也要考量成本和收益的。對撞機其實就是一種成本相當高，但是收益未可知的項目。很多國家其實都是看哪個項目最有可能有可觀的成果才做哪個的。

而我們國家在引力波，黑洞，量子通信，暗物質，暗能量方面的投入都過了千億。如果還在這方面繼續投入的話，某種程度是沒啥問題，但確實會增加很多科研經費。

而楊振寧覺得，高能物理如果還是用對撞機，不僅效益不大，而且費錢費力，如果把這些錢都投入到其他更需要錢更能出成果的領域，那豈不是更好？

當然不造。花錢多而且大概率要大比例超支還是第二位的問題，第一位的問題是：這東西有啥用啊？

說是支持高能粒子研究，問題是，高能粒子研究已經幾十年沒有能夠影響人類生活支持應用學科發展的成果了。就拿王院士要花幾千億「進一步測量」的「希格斯粒子」來說，這東東2012年發現，也是號稱多麼偉大多麼超級的成果的。對這些高大上我們完全無異議，我們關心的是：這東西發現至今也若干年了，別說有什麼實用價值了，有誰能搞清楚這東西可能對應用學科對人類生活產生什麼影響嗎？

搞工程的都知道，成本和收益是可行性研究最根本的兩個問題。如今對撞機的成本明擺著極其高昂，而且大概率要大比例超支；收益方面更糟糕，根本沒有什麼明確的新目標，壓根是「撞了再說」。唯一能提出來的是對希格斯粒子之類「進一步測量」，可是這些要花海量資源「進一步測量」的對象，是幾十上百年裡沒人能搞清楚有什麼用的玩意。

成本高昂，超支風險極大，收益卻連一個基本的方向甚至思路都沒有，這種東西，別說項目審批是否能通過了，連審批流程都不可能進入才對。搞工程的人誰要是敢提交這么一份申請，信不信立項委員會的人能直接把申請摜你臉上？

對撞機是一種粒子加速器，可以將正反粒子加速到很高的能量然後讓正反粒子迎頭相撞。大型粒子對撞機是高能物理實驗的最強有力設備，同時也被很多人視為燒錢的無底洞。不僅建造對撞機需要大量的資金，後期的使用及維護也要消耗大量資金，並且對更高能量的追求是粒子物理學家的不懈努力。

電子、質子的尺寸很小，目前實驗測量到的它們直徑的上限要小於十的負15次方米，要讓這樣小的粒子迎頭相撞，必須將它們限制在很窄的范圍內運動。目前世界最大對撞機歐洲大型強子對撞機LHC是設計成環形的，其周長達到了27千米，裡面接近光速運動的正反質子流，寬度是在納米（十的負9次方米）的數量級。僅憑這一點就可以感受到其需要有多麼高超的技術，這背後當然也需要有資金去進行技術支撐。

環形對撞機的優勢是可以通過改變磁場及電場的強度讓粒子在固定的環內多次加速，磁場越強、環的半徑越大就越能夠將粒子加速到更高的能量。為了獲得更強的磁場，需要將一些材料冷卻到零下二百餘攝氏度，以期用通電後的超導體產生強大的磁場。另外，對撞機的環內還需要保持高真空，還需要對海量的數據進行記錄。等等嚴格要求使得對撞機是一個耗電大戶，歐洲大型強子對撞機運行起來耗電功率能夠達到200兆瓦。

更可怕的是，粒子物理學家對更高能量對撞機的追求似乎是沒有止境的，他們不滿足於歐洲大型強子對撞機的能量，還要建造周長達到100千米的超大型對撞機。這台對撞機若是真的建成了，後期維護及使用也是一筆巨大的開支。

對撞機對人類認識物質世界的基本組成發揮過關鍵的作用，在上帝粒子希格斯粒子被發現後，粒子物理的標准模型取得了巨大的成功。雖然關於希格斯粒子還有很多工作需要去做，不過和之前比起來，高能物理的確是遇到了瓶頸期。一些理論預言的存在與粒子相對應的超對稱粒子，並且希望用對撞機發現這樣的粒子。可事實上，在大型強子對撞機的實驗中根本沒有發現過超對稱粒子存在的痕跡，幾乎宣判了超對稱粒子的死刑，這讓支持超對稱理論的物理學家甚是失望。至於還要不要建造超大型對撞機，支持和反對的還在爭論著，我等保持觀望即可。

物質是金屬態氫離子聚合形成的。

高能粒子對撞機沒有正確的物理理論指導，是「盲人摸象」！

Ⅳ 絕對零度非常可怕，人類是如何測量出來的呢

在歐洲的的瑞士日內瓦近郊，坐落著一座大型粒子加速器，江湖人稱LHC。LHC的周長達到了27公里，每當投入工作時，周圍居民樓的電燈泡都會暗不少。

Ⅳ 希格斯玻色子

        早在1960年代，英國科學家彼得·希格斯就從理論上提出「希格斯玻色子」存在的可能性。但是，在實驗中真正確認該粒子的存在， 則一直要等到2013年。

        2010年，義大利物理學家托馬索·多里戈宣稱，美國費米實驗室的萬億電子伏加速器（Tevatron）可能已經發現了希格斯玻色子。但當時的發現僅限於3倍標准差，因此沒有在科學界獲得認可。

        直到2013年，歐洲核子研究組織確認發現希格斯玻色子時，其發現的可靠性達到了5倍標准差。因此這些物理學家們才敢向世界大方宣布，我們終於證實了「上帝粒子」的存在。

        為什麼2倍標准差和5倍標准差相差很大？原因在於，科學家們為了尋求某一種發現，他們可能會試上成千上萬次實驗。以希格斯玻色子為例，理論上該粒子僅會在每100億次碰撞中產生一次。因此為了證實希格斯玻色子的存在，物理學家們設計的粒子對撞機需要重復上千萬億次數級別的碰撞。

        在任何實驗中，都有運氣的成分，因此也可能會導致虛假的發現。重復實驗的次數越多，偶然碰到假象的概率也越高。這就是為什麼物理學家們需要把檢驗標准提高到5倍標准差，確保該實驗結果在統計學上能夠過關的原因所在。

        「5倍標准差」規則，背後有非常強的邏輯性。但是這個規則，並沒有被金融研究行業採納。目前絕大部分的金融量化研究，都還是以「2倍標准差」作為接受實驗結果的標准。這就導致很多金融研究得出的結論並不一定經得起推敲。

Ⅵ ATLAS實驗的主要目標及作用是什麼

ATLAS實驗的主要目標是探索形成我們宇宙的物質的基本特性和基本作用力，包括尋找和研究假想中的希格斯粒子。科學家希望，從加速器內巨大碰撞中出現的粒子里能夠包括一種叫做希格斯的玻色子，因為根據粒子物理的標准模型，正是希格斯導致了質量的產生。ATLAS探測器將用於測量這些碰撞的碎片，用以尋找希格斯玻色子和超對稱粒子等超出了標准模型的新物理現象，科學家希望用該實驗裝置去驗證萬物統一理論。

ATLAS實驗還將探索物質和反物質之間的差異、宇宙「大爆炸」初期產生的誇克—膠子等離子體，以及進一步探討自發對稱破缺和各種粒子質量的來源，探索新的規范玻色子，研究新發現的頂誇克及相應層次粒子的各種特性等。

Ⅶ 粒子對撞機中撞出的美妙粒子軌跡，科學家是如何來分析軌跡的

我們的世界，如沙灘、人類、行星以及星系，僅由三種基本粒子組成。它們是電子、上誇克和下誇克。這三種粒子組成了原子、分子、化合物，以及宇宙的任何物質。

物理學家為了探索、發現和量化基本粒子，建立了一種將微觀粒子加速對撞的高能物理實驗裝置，即粒子對撞機。其作用是在高能加速器中積累並加速粒子流，達到一定能量時使粒子對撞，產生科學家預期的效果。

例如設在瑞士的歐洲聯合核子物理中心CERN（又稱歐洲粒子物理實驗室）。它的大型強子加速器LHC，是目前全球最大的、能量最高的粒子加速器。它的加速環形隧道位於地下，長度達27公里。

換句話說，每一種粒子都有自己獨具特徵的、可以辨別的軌跡。每當碰撞出一種新的、很明顯有未識別的軌跡時，軌跡的偏轉角度、長度、曲率等參數，就會給出這種粒子的質量和行為特徵線索。科學家利用了這種分析方法，如果理論所預言的某種粒子一旦真的在加速器中產生出來，它很快就被“識別身份”。

比如，2012年在物理學界引起轟動的希格斯粒子的發現，被標榜為這個時代最偉大的發現之一，其成果正是在CERN取得的。物理學家希格斯（Peter Higgs）在55年前預言了希格斯粒子的存在，它是粒子物理標准模型的拱頂石。

Ⅷ 希格斯玻色子是什麼

希格斯玻色子是粒子物理學標准模型預言的一種自旋為零的玻色子。

它是標准模型中最後一種未被發現的粒子。它可以幫助解析為何其它粒子會有質量。

拓展資料

希格斯玻色子（英語：Higgsboson），別稱上帝粒子（Godparticle）。

物理學家希格斯提出了希格斯機制。在此機制中，希格斯場引起自發對稱性破缺，並將質量賦予規范傳播子和費米子。希格斯粒子是希格斯場的場量子化激發，它通過自相互作用而獲得質量。2012年7月2日，美國能源部下屬的費米國家加速器實驗室宣布，該實驗室最新數據接近證明被稱為「上帝粒子」的希格斯玻色子的存在。2013年2月4日，該實驗室確認上帝粒子的存在。

Ⅸ 世界上最大的粒子物理探測器ATLAS具有什麼特點

人類製造的最大科學儀器是什麼。有人會舉出直線粒子加速器、正負電子對撞機、大型強子對撞機等。不過，嚴格地說，它們都屬於組裝儀器，即由許許多多單體的科學儀器和設備組合而成。

迄今人類已製成的最大單體科學儀器應該是歐洲核子研究中心大型強子對撞機中的一個名為「ATLAS」的粒子探測器。

大型強子對撞機是目前世界上在建的體積和功率最大的粒子加速器，隧道長達27km。建成後的對撞機，可以讓兩束質子或像鉛這樣的重離子流按相反方向沿環形隧道運行，每運行一圈粒子都會獲得更多的能量，最後將質子加速到光速的幾分之一，使兩束射線以高達14萬億eV的能量迎頭相撞，用來模擬「大爆炸」發生後的宇宙情形，獲得相當於宇宙「大爆炸」後十億分之一秒內爆發出的巨大能量，用以擊碎基本粒子。在強子對撞機上的4個對撞點安裝有4台實驗用探測器，分別名為ATLAS、CMS、ALICE和LHC-B。每個探測器的體積都很大，其中最大的就是ATLAS，它長46m、高25m、質量約7000噸，相當於一座4層大樓，造價約合4.3億美元。中國科學家參與了ATLAS探測器的建造工作。

該探測器的構造包括測量帶電粒子動能的內徑跡室、測量粒子所帶能量的量能器、識別和測量μ子的μ子譜儀和使帶電粒子彎轉以進行動能測量的磁鐵系統等。能夠對每秒鍾發生數十億次的質子撞擊進行採集和分類。因為每次撞擊都會使釋放的數百顆粒子飛入探測器，撞擊產生的粒子留下的痕跡或釋放的能量將被記錄下來。綜合其能量和動量信息，研究人員可以還原出質子撞擊發生後的情景，推導出哪些粒子是迅速生成的。

ATLAS實驗的主要目標是探索形成我們宇宙的物質的基本特性和基本作用力，包括尋找和研究假想中的希格斯粒子。科學家希望，從加速器內巨大碰撞中出現的粒子里能夠包括一種叫做希格斯的玻色子，因為根據粒子物理的標准模型，正是希格斯導致了質量的產生。ATLAS探測器將用於測量這些碰撞的碎片，用以尋找希格斯玻色子和超對稱粒子等超出了標准模型的新物理現象，科學家希望用該實驗裝置去驗證萬物統一理論。

此外，ATLAS實驗還將探索物質和反物質之間的差異、宇宙「大爆炸」初期產生的誇克—膠子等離子體，以及進一步探討自發對稱破缺和各種粒子質量的來源，探索新的規范玻色子，研究新發現的頂誇克及相應層次粒子的各種特性等。