A. 大型强子对撞机 现在怎么没有消息了出意外了吗
电脑绘制的对撞机整体结构图世界上最大和最有威力的粒子加速器----大型强子对撞机(LHC)是欧洲粒子物理研究所(CERN)的加速器复合体的最新补充。大型强子对撞机主要由一个27公里长的超导磁体环和许多促使粒子能沿着特定方向传播的加速结构组成。
在这个加速器里面，2束高能粒子流在彼此相撞之前，以接近光速的速度向前传播。这两束粒子流分别通过不同光束管，向相反方向传播，这两根管子都处于超高真空状态。一个强磁场促使它们围绕那个加速环运行，这个强磁场是利用超导电磁石获得的。这些超导电磁石是利用特殊电缆线制成的，它们在超导状态下进行操作，有效传导电流，没有电阻消耗或能量损失。要达到这种结果，大约需要将磁体冷却到零下271摄氏度，这个温度比外太空的温度还低。由于这个原因，大部分加速器都与一个液态氦分流系统和其他设备相连，这个液态氦分流系统是用来冷却磁体的。
大型强子对撞机利用数千个种类不同，型号各异的磁体，给该加速器周围的粒子束指引方向。这些磁体中包括15米长的1232双极磁体和392四极磁体，1232双极磁体被用来弯曲粒子束，392四极磁体每个都有5到7米长，它们被用来集中粒子流。在碰撞之前，大型强子对撞机利用另一种类型的磁体“挤压”粒子，让它们彼此靠的更近，以增加它们成功相撞的机会。这些粒子非常小，让它们相撞，就如同让从相距10公里的两地发射出来的两根针相撞一样。
这个加速器、它的仪器和技术方面的基础设施的操作器，都安装在欧洲粒子物理研究所控制中心的同一座建筑内。在这里，大型强子对撞机内的粒子流将在加速器环周围的4个区域相撞，这4个区域与粒子探测器的位置相对应。
[编辑本段]创造之最
世界最大粒子对撞机世界上最大的机器
大型强子对撞机的精确周长是2.6659万米，内部总共有9300个磁体。不仅大型强子对撞机是世界上最大的粒子加速器，而且仅它的制冷分配系统(cryogenic distribution system)的八分之一，就称得上是世界上最大的制冷机。制冷分配系统在充满近60吨液态氦，将所有磁体都冷却到零下271.3摄氏度(1.9开氏度)前，它将先利用1.008万吨液态氮将这些磁体的温度降低到零下193.2摄氏度。
ALICE探测器1.ALICE
宇宙大爆炸示意图欧洲核子研究中心于2008年9月10日启动大型强子对撞机(LHC)。这个世界上最大的机器，有望揭开宇宙起源的奥秘在内五大谜团。
过去几十年来，物理学家不断在细节上加深对构成宇宙的基本粒子及其交互作用的了解。了解的加深让粒子物理学的“标准模型”变得更为丰满，但这个模型中仍存在缝隙，以至于我们无法绘制一幅完整的图画。为了帮助科学家揭示粒子物理学上这些关键性的未解之谜，需要大量实验数据支持，大型强子对撞机便担负起“数据提供者”的角色，这也是非常重要的一个步骤。大型强子对撞机能够将两束质子加速到空前的能量状态而后发生相撞，此时的撞击可能带来意想不到的结果，绝对是任何人都无法想象的。
牛顿未完成的工作——什么是质量？
质量的起源是什么？为什么微小粒子拥有质量，而其它一些粒子却没有这种“待遇”？对于这些问题，科学家到现在也没有找到一个确切答案。最有可能的解释似乎可以在希伯斯玻色子身上找到。希格斯玻色子是“标准模型”这一粒子物理学理论中最后一种尚未被发现的粒子，它的存在是整个“标准模型”的基石。早在1964年，苏格兰物理学家彼得·希格斯(Peter Higgs)便首次预言存在这种粒子，但迄今为止，科学家仍未见过它的庐山真面目。
ATLAS和CMS实验将积极寻找这种难于捉摸的粒子存在迹象。
一个“看不见”的问题——96%的宇宙由什么构成？
我们在宇宙中看到的一切——从小蚂蚁到巨大的星系——都是由普通粒子构成的。这些粒子被统称为物质，它们构成了4%的宇宙。余下的部分据信由暗物质——不发光的物质和暗能量构成，它们对于整个宇宙的构成与运行有着极其重要的作用。对它们进行探测和研究的难度不可想象。研究暗物质和暗能量的性质是当今粒子物理学和宇宙学面临的最大挑战之一。
ATLAS和CMS实验将寻找超级对称的粒子，用于验证一种与暗物质构成有关的假设。
大自然的偏好——为什么找不到反物质？
我们生活在一个由物质构成的世界，宇宙万物——包括我们人类在内都是由物质构成的。反物质就像物质的一个孪生兄弟，但它却携带相反电荷。在宇宙诞生时，“大爆炸”产生了相同数量的物质和反物质。然而，一旦这对孪生兄弟碰面，它们就会“同归于尽”，并最终转换成能量。不知何故，少量物质幸存下来，并形成我们现在生活的宇宙，而它的孪生兄弟反物质却几乎消失得无影无踪。为什么大自然不能一碗水端平，平等对待这对孪生兄弟呢？
LHCb实验将寻找物质与反物质之间的差异，帮助解释大自然为何如此偏向。此前的实验已经观察到两者之间的些许不同，但迄今为止的研究发现还不足以解释宇宙中的物质和暗物质为何在数量上呈现出明显的不均衡。
“大爆炸”的秘密——物质在宇宙诞生后的第一秒呈什么状态？
构成宇宙万物的物质据信来源于一系列密集而炽热的基本粒子。现在宇宙中的普通物质由原子构成，原子拥有一个由质子和中子构成的核子，质子和中子都是被称之为“胶子”的其它粒子束缚夸克形成的。这种束缚非常强大，但在最初的宇宙，由于温度极高加之能量巨大，胶子很难将夸克结合在一起。也就是说，这种束缚似乎是在“大爆炸”发生后的最初几微秒内形成的，此时的宇宙拥有一个由夸克和胶子构成的非常炽热而密集的混合物，也就是所说的“夸克-胶子等离子体”。
ALICE实验将利用大型强子对撞机模拟大爆炸发生后的原始宇宙形态，分析夸克-胶子等离子体的性质。
隐藏的世界——空间的额外维度真的存在吗？
根据爱因斯坦广义相对论，人类生存的三维空间加上时间轴即构成所谓四维空间。后来的理论认为，可能存在拥有隐藏维度的空间。弦理论便暗示额外的空间维度尚未被人类观察到，它们似乎会在高能条件下显现出来。基于这种推测，科学家将对所有探测器获得的数据进行仔细分析，以寻找额外维度存在迹象。
[编辑本段]安全评估
大型强子对撞机(LHC)产生的能量是其他粒子加速器以前都无法达到的，但是自然界中的宇宙光相撞产生了更高的能量。多年来，这种高能粒子相撞产生的能量的安全性问题，一直备受关注。据新实验数据和对相关理论的新认识显示，大型强子对撞机安全评估团(LSAG)已经重新校正了该团在2003年做出的一份调查分析。这个安全评估团由中立派科学家组成。
2003年，有关报告称大型强子对撞机碰撞不存在风险，因此没理由对安全问题过多关注。现在大型强子对撞机安全评估团对这些结论进行了重新审定和补充。不管大型强子对撞机将要做什么，自然界在地球和其他天体的一生中，已经这样做了很多次。欧洲粒子物理研究所科学政策委员会(CERN's Scientific Policy Committee)已经重新审查了大型强子对撞机安全评估团的报告，并对该团的观点表示赞成。欧洲粒子物理研究所科学政策委员会是由为欧洲粒子物理研究所的主管团体——董事会提建议的院外科学家组成。欧洲粒子物理研究所总结出的主要论据，可支持大型强子对撞机安全评估团的论文观点。任何对更多细节感兴趣的人，都被鼓励直接商讨这个问题和它涉及的技术科学论文。
宇宙射线
跟其他粒子加速器一样，大型强子对撞机在受控实验室环境中重新再现了宇宙射线的自然现象，这使科学家能对宇宙射线进行更加详细的研究。宇宙射线是外层空间产生的粒子，其中一些粒子通过加速，产生的能量远远超过了大型强子对撞机产生的能量。在大约70年的实验中，宇宙射线传播到地球大气层的能量及速度都已经被监测到。在过去的数十亿年间，地球上的自然界内发生的粒子撞击次数，已经相当于大约100万次大型强子对撞机实验，可是至今地球仍然存在。天文学家在宇宙中观测到大量体积更大的天体，它们都受到宇宙射线轰击。宇宙的运行情况，就如同像大型强子对撞机一样的实验每秒运行超过数百亿次。任何危险结果的可能性与天文学家看到的现实相矛盾，因为至今恒星和星系仍然存在。
微型黑洞
当比我们的太阳更大的特定恒星在生命最后阶段发生爆炸时，自然界就会形成黑洞。它们将大量物质浓缩在非常小的空间内。假设在大型强子对撞机内的质子相撞产生粒子的过程中，形成了微小黑洞，每个质子拥有的能量可跟一只飞行中的蚊子相当。天文学上的黑洞比大型强子对撞机能产生的任何东西的质量更重。据爱因斯坦的相对论描述的重力性质，大型强子对撞机内不可能产生微小黑洞。然而一些纯理论预言大型强子对撞机能产生这种粒子产品。所有这些理论都预测大型强子对撞机产生的此类粒子会立刻分解。因此它产生的黑洞将没时间浓缩物质，产生肉眼可见的结果。
虽然稳定的微小黑洞理论站不住脚，但是研究宇宙射线产生的微小黑洞结果显示，它们没有危害。大型强子对撞机内发生的撞击，与地球等天体和宇宙射线发生碰撞不同，在大型强子对撞机内的碰撞过程中产生的新粒子，一般比宇宙射线产生的粒子的运行速度更加缓慢。稳定的黑洞不是带电，就是呈中性。不管是宇宙射线产生的粒子，还是大型强子对撞机产生的粒子，如果它们带电，它们就能与普通物质结合，这个过程在粒子穿越地球时会停止。地球依然存在的事实，排除了宇宙射线或大型强子对撞机可产生带电且危险的微小黑洞的可能性。如果稳定的微小黑洞不带电，它们与地球之间的互动将非常微弱。宇宙射线产生的那些黑洞可以在不对地球造成任何危害的情况下穿过它，进入太空，因此由大型强子对撞机产生的那些黑洞也可继续停留在地球上。然而，宇宙中有比地球更大更密集的天体。宇宙射线与中子星或白矮星等天体相撞产生的黑洞可处于休眠状态。地球等这种致密体继续存在的事实，排除了大型强子对撞机产生任何危险黑洞的可能性。
奇异微子
奇异微子是针对一种假设的微小“奇异物质”产生的术语，奇异物质包含几乎与奇异夸克数量一样的粒子。根据理论成分最高的研究显示，奇异微子在一百万分之一千秒内，能转变成普通物质。但是奇异微子能否与普通物质结合，变成奇异物质？2000年相对论重离子对撞机(RHIC)在美国第一次出现时，人们提出了这个问题。当时的一项研究显示，人们没有理由关注这个问题，现在相对论重离子对撞机已经运行8年，它一直在寻找奇异微子，但是
至今仍一无所获。有时大型强子对撞机就像相对论重离子对撞机一样，需要通过重核子束运转。大型强子对撞机的光束拥有的能量将比相对论重离子对撞机的光束拥有的能量更多，但是这种情况使奇异微子形成的可能性更小。就像冰不能在热水中形成一样，像这种对撞机产生的高温，很难让奇异物质结合在一起。另外，夸克在大型强子对撞机中比在相对论重离子对撞机中更加微弱，这使它很难聚集奇异物质。因此在大型强子对撞机内产生奇异微子的可能性，比在相对论重离子对撞机内更小。这个结果已经证实奇异微子不会产生的论点。
真空泡沫
曾有推测认为，现在宇宙没处在它最稳定的状态，大型强子对撞机产生的微扰将能让它进入更加稳定的状态，这种状态被称作真空泡沫，在这种状态下人类将不复存在。如果大型强子对撞机确实能做到这些，难道宇宙射线碰撞就无法达到这种效果吗？由于目前在肉眼可见的宇宙中的任何地方都没产生这种真空泡沫，因此大型强子对撞机将不能产生这种物质。
磁单极子
磁单极子是假设中带单极性磁荷的粒子，每个只拥有北极或南极。一些纯理论指出，如果它们确实存在，磁单极子将导致质子消失。这些理论还表示，这种磁单极子因为太重，根本无法在大型强子对撞机内产生。然而，如果磁单极子的重量足以在大型强子对撞机内出现，宇宙射线撞击地球大气层早就该产生这种物质了，如果它们确实存在，地球能非常有效地阻止并捕获它们，现在人们应该已经发现它们。地球和其他天体继续存在的事实，排除了能吞噬质子的危险磁单极子的重量足够轻，可以在大型强子对撞机内产生的可能性。
报告和评估
研究粒子加速器内的高能撞击的安全性的实验，已经由欧洲和美国的物理学家实施，这些人没参与大型强子对撞机实验。科学界专家已经对他们的分析结果进行了评估，并赞成他们认为加速器内发生的粒子对撞不具有危险性的结论。欧洲粒子物理研究所已经委托一个由粒子物理学家组成的科研组，让他们监控有关大型强子对撞机碰撞的最新推测结果。这些物理学家也没参与大型强子对撞机实验。
模拟宇宙大爆炸
新华网日内瓦9月10日电（记者 杨京德）经过十几年的建造，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机10日正式启动，将第一束质子束流注入对撞机。
当地时间10日9时38分（北京时间10日15时38分）左右，大型强子对撞机项目主任林恩·埃万斯发布了启动命令，第一束质子束流被注入安装在地下100米深的27公里长环形隧道内的大型强子对撞机开始运行。
大型强子对撞机从上世纪90年代初开始设计，它的启用将为科学家研究宇宙起源和各种基本粒子特性提供强大武器。
来自80多个国家和地区的约7000名科学家和工程师参与了大型强子对撞机的建设。中国近十所科研院所和高校的科研人员参加了大型强子对撞机上所有4个大实验的大型探测器的建造。
中新网9月10日电 欧洲核研究组织(CERN)的大型强子对撞器(LargeHadronCollider，LHC)将北京时间9月10日下午15时30分启动模拟宇宙大爆炸实验。有人担心撞击实验可能造成灾难性后果，顿时，世界末日论传言四起。
据星岛环球网报道，在这个大型强子对撞器内那条27公里长的圆形隧道，超导磁铁会把质子和离子，加速至接近光速，然后相撞，在极细微空间爆发十万倍太阳温度的超级高温。这一刻就像宇宙大爆炸之后，释放大量能量和基本粒子，冷却后形成组成物质的质子和中子。
据悉，史上最大的强子撞击器LHC，坐落在瑞士和法国边界山脉深入46米至150米地底，从构想到建成历时近20年，花了60亿瑞士法郎，吸引80个国家5000名科学家参与。
ATLAS(ATLAS是一台巨型数字照相机，能够拍摄质子间6亿次碰撞的照片)发言人彼得·詹尼(Peter Jenni)说：“我们将进入物理学的全新领域。10日是一个非常重要的里程碑。”
ATLAS是安装在环形隧道上的4个巨大实验室中的一个，附在环形隧道周围的探测器将监视撞击过程。
有人担心撞击实验可能造成灾难性后果，或制造出小型黑洞吞噬地球，或产生出理论中的奇异夸克团(strangelet)，令地球异变，末日论四起。
2008年9月11日 全球最大的粒子对撞机开始运行。它将一束质子射入一条27公里长的隧道，从而成功地完成了它的首个重要实验。科学家希望这个重要的步骤能有助于理解宇宙的构成。
在一系列的测试之后，早上10时36分，两个白点在电脑屏幕上闪烁起来。这说明质子已经穿行了价值38亿美元的大型强子对撞机的全长。
该项目负责人林恩·埃文斯在质子束完成其行程后说：“事情办妥了。”
远至芝加哥的各个实验室纷纷打开香槟酒庆祝。这些科学家通过卫星观看了有关过程。全世界的物理学家现在有了比以往更强大的力量来粉碎原子中的各种粒子，从而可以对它们如何产生的问题一探究竟。
欧洲核研究组织(CERN)负责人罗伯特·艾马在瑞士与法国交界处的对撞机控制室中对欢呼的科学家们说：“大家做得好。”
CERN在不到1小时前开始将质子射入隧道。
现在科学家成功测试到该质子束处于顺时针的运转方向。CERN计划让它以逆时针方向运行。最终科学家将从相反方向射入两个质子束，从而创造出大爆炸之后不久的宇宙所具备的各种条件。科学家认为大爆炸创造了宇宙。
启动该对撞机进行的实验是历史上最大的物理实验。此前该项目遭到了一些怀疑论者的反对。这些人担心让质子发生对撞可能最终会危及地球。
怀疑论者说，对撞的一个副产品可能是微观尺度的黑洞，它们的重力非常强大，可以吸入行星和其他恒星。
CERN首席发言人詹姆斯·吉利斯在今天启动对撞机之前说：“那是一派胡言。”
在实验的安全性问题上，CERN得到了包括英国的斯蒂芬·霍金在内的一些著名科学家的支持。这些科学家帮助消除了人们的担心，并宣称有关实验是绝对安全的。
吉利斯说：“今天我们做了一小部分工作。真正好的结果将是让另一个质子束也运转起来……”
该项目是由CERN的20个欧洲成员国组织进行的。它已经吸引了来自80多个国家的研究人员。
根据设计，该对撞机可以将质子束加速到接近光速，每秒围绕隧道运转1.1万次。
CERN的系列实验可能会揭示有关“暗物质”、反物质以及空间与时间的隐蔽维度的更多情况。它也可能会找到一种假想粒子———希格斯玻色子———存在的证据。科学家们认为，希格斯玻色子给所有其他粒子提供了质量，因此在宇宙形成中具有重要意义。
有些科学家为了使用大型强子对撞机等待了20年。
英国《泰晤士报》网站9月9日发表文章，题目是“霍金用50英镑就世界、宇宙和上帝粒子打赌”，摘要如下。
当世界上最大的原子粉碎机开始进行粒子撞击的时候，有一种可能性是，它会产生一个微型黑洞。
如果这种微型黑洞出现，地球不会如某些杞人忧天者所说的那样被摧毁———但它会为斯蒂芬·霍金教授赢得诺贝尔奖。
就在科学家们为明天上午大型强子对撞机(LHC)的启动做最后准备之际，霍金这位最著名的物理学家说，如果这台对撞机制造出一个黑洞，从而证实了他自己的理论，毫无疑问他会获得诺贝尔奖。
但这位剑桥大学的数学系教授对这样的胜利并不抱有希望。他计算得出，LHC对撞机形成黑洞的几率还不到1%。他说：“我认为，LHC产生足够的能量以形成黑洞的可能性低于1%。因此我并未屏息期待。”
事实上，LHC让霍金输掉他同密歇根大学教授戈迪·凯恩的打赌的可能性要大得多。他们赌的是希格斯玻色子是否存在。霍金不相信真的存在这种所谓的“上帝粒子”———让物质具有质量的粒子，而凯恩则认为，人们很快就会找到它。2000年霍金用100美元与凯恩打了这个赌。
如果希格斯玻色子确实存在，LHC几乎肯定能找到它。霍金说：“LH C会让我们研究粒子相互作用时所需的能量水平再增加1/4。根据目前的理论，这应该足以发现希格斯玻色子，这种让其他所有粒子具有质量的粒子。我认为如果没有找到希格斯粒子会更加令人兴奋。这将表明有些地方出错了，我们需要重新思考。我赌了100美元，赌我们找不到希格斯粒子。”
如果希格斯玻色子找到了，那么该理论的提出者———爱丁堡大学的彼得·希格斯教授和两位不知名的比利时物理学家弗朗索瓦·恩格勒特和罗伯特·布鲁———几乎肯定会因此而荣获诺贝尔奖。
霍金关于自己可能获得诺贝尔奖的说法是根据另一项物理学理论：他在1974年提出黑洞会发出辐射，尽管它们的引力极强。这一想法最初受到广泛质疑，但“霍金辐射”现在已被普遍接受，尽管像希格斯玻色子一样，也没有直接证据表明其真实存在。
LHC对撞机有可能产生迅速衰变的微型黑洞，就像霍金设想的那样。但人们不确定加速器能否获得黑洞形成所需的巨大能量。
然而即使黑洞形成了，也不会构成威胁，因为证明它们有生成可能性的数学运算同时还决定了它们会立即衰变。
霍金说：“如果LHC中的粒子对撞制造出了一个微型黑洞———当然这是不太可能出现的，这个黑洞也会消散殆尽，产生独特的粒子模式。在地球大气层中，像这样的或更大能量级别的对撞每天要发生数百万次，也没有造成任何恶果。”
据美联社8日报道，当科学家这周进行历来最庞大的物理实验时，他们还将面临“把大海捞针简单化”的任务。
在法国和瑞士边境地区地下27公里长的隧道里，科学家希望能探测到更多维度、看不见的“暗物质”和希格斯玻色子的存在证据。
这项耗资100亿美元的实验成功与否，关系着现有的宇宙理论能否站得住脚。
但当10日的实验开始后，即使欧洲核研究组织(CERN)计算机能力再大，也无法处理届时不断涌入的数据。因此，CERN在日内瓦的这个实验室设计出一种连接全球十多个大型网格集线中心以进行负荷分流的方法。
这就是大型强子对撞机(LHC)计算网格集线中心。这是一个拥有6万台计算机的全球性网络，可以对LHC内质子发生撞击时发生的一切进行分析。
参与LHC计算网格集线中心工作的伦敦帝国学院科学家戴维·科林说：“网格是第三代的互联网，但和互联网不一样的是，你共享的是计算机的能力，而不是文件。”
当4台庞大的探测器比以前任何工具高10倍的准确性开始工作时，将会产生堆积如山的数据。如果科学家要找到他们想要的东西，这种计算机能力是必需的。
CERN负责这一计算网格集线中心工作的伊恩·伯德说：“你可以把这想像成一个有着1.5亿像素、每秒钟可拍摄6亿次的巨大数码相机。”精密的过滤器会筛掉一切无用的数据，只留下最有趣的数据。然而每年仍需分析1 5 PB(1024TB)的数据。这足以填满200万张DVD。
数据通过高速线路传送到欧洲、北美和亚洲11个顶尖研究中心，再从那里分散到世界各地约150个研究中心的网络。
科林说：“没有这种基础设施，LHC实验是不可能的。这正是粒子物理学家如此重视这一计算网格集线中心的原因。”
9.10第一步结果
当地时间10日10时25分(北京时间16时25分)左右，第一束质子束流贯穿整个大型强子对撞机，现场科研人员一片欢呼。
[编辑本段]改善人类生活
现在，强子对撞机的主要任务就是寻找到物质的质量的形成原理。或许不少人会认为，像高能物理学领域高深的理论研究与我们的日常生活没关系，花费数亿美元有些不值得。
100多年前，爱因斯坦发现了质能方程，那就是质量与能量可以互相转化。许多人也认为这个方程毫无用处。但是，以这种理论指导而研制出来的原子弹，让人们见识了高能物理的可怕之处。随后，核能用于发电，又让人们认识到质能方程真正改善了我们的生活。
如果能够揭示物质质量的形成原理，更多的物质奥秘就将揭开，比如，反物质的形成与合成，黑洞的形成与合成都将变得可能。寻找到反物质及其合成方法，将有可能解决我们的能源危机问题，并且成为太空旅行和星际旅行的首选燃料。反物质拥有让人不敢相信的力量，仅仅一小的反物质其能量可以与几百万吨当量核弹相提并论。将来有一天，不但人类可以乘坐反物质推动的飞船遨游太空，家里的电器使用的电能也将来自反物质发电厂。
此外，在建造这个大型实验装置的过程中，科学家已经获得了许多科研成果，已经改善了我们的生活。比如，我们今天常用的互联网最初就是欧洲核子研究中心的科学家为了解决数据传输问题而发明的。另外，强子对撞机还将带来一些意想不到的科研成果，譬如改进癌症治疗、摧毁核废料的方法以及帮助科学家研究气候变化等。现有的放射疗法可能会在杀死癌细胞的同时伤害周围的健康组织，对撞机产生的高能粒子束能够将这种伤害降到最低，因为它们能够穿过健康组织，只对肿瘤发挥作用。一些气象学家表示，如果发现高能粒子束促成了云的形成，人们将来可以通过控制宇宙射线来改变气候。
B. 等微子理论及其应用概要，沈存正
在宇宙空间存在着一种物质粒子，它不是光子，不是电子，不是原子，不是原子核中的质子和中子，也不是粒子物理学标准模型中的60余种粒子。这个物质粒子就叫做等微子。宇宙空间就是一个等微子的海洋，我们人类以及宇宙当中所有星球星系都在这个等微子的海洋当中。
经作者实验发现，等微子及其微小，它是宇宙中所有物体的结构性粒子。不论是光子，电子，原子，分子，恒星等等物体都是等微子结构而成。在这个意义上讲，只要我们用一种合适的方法将空间的等微子接收起来，让它结构成电子，并将这些电子聚集起来，成为强大的电荷，将电荷引出，形成回路，就会变成一种全新 的从宇宙空间接收而来的能源。这个实验，作者经过30余年的研究，终于成功了， 并将这种能源命名为零点能源。
零点能源的物理特征，同人工通过发电装置所发的电是不一样的，两者对比特征如下：
1、零点能源的电磁波是宽幅横波，人工装置发的电只是直流和交流的直线波；
2、零点能源的电磁波不受屏蔽，人工装置发的电的电磁波是受屏蔽的；
3、零点能源的电磁波和人体经络生物电的电磁波近似一致，人工装置发的电的电磁波不具备前述的近似一致；
4、零点能源的电磁波不具有矢量性，人工装置发的电的电磁波具有矢量性。
另外，发现零点能源在高压环境中会产生常温下的核聚变。
因此，作者经过多年的实验之后，发明了“等微子颐养舱”。等微子颐养舱的空间约2立方米多，这个空间就是一个在常温下产生微核聚变的高能物理能量空间，也可以认为是高能物理的空间。在这个空间可以治疗人体大多数疾病，还可疏通经络，3到4天每天只需一小时，就可基本打通大周天和小周天。乎银如果将泉水放在这个空间4小时左右，发现水中有15种微量元素都发生了改变，有的增加，有的减少，甚至还出现了新制造出来的元素，这种现象只有在上百万度、上千万度的高温高压下的核聚变才能产生，而现在，在常温下的这个空间产生了，这是一项重大的发现。
作者在研究零点能源的过程中，发现零点能源中富含负熵。
19世纪初期，埃尔温·薛定谔在他的著作《生命是什么》一书中指出：“一个生命有机体的熵是不可逆地增加的——你或者可以说是增加正熵——并趋于接近最大熵值的危险状态，那就是死亡了。要摆脱死亡，就是说要活着，唯一的办法就是从环境中不断吸收负熵，有机体是依赖负熵为生的”。因为负熵可以看作是系统有序的量度。
可以这样理解，宇宙中的所有物体，都是熵的堆积，其内部的微细结构是无序的。现在发现，给这些无序结构的物体输入负熵，使其有序化，就会改变这些物体材料的物理性质。
负熵在农作物的育种以及负熵农业方面都将具有重大的研究意义。
将普通的水放在等微子颐养舱中，通过微核聚变的高能物理能量的团粗作用之后，将水分子全部打碎（全过程只要4小时），然后，在这样的水中输入负熵4小时左右，水就成了负熵水。
负熵水有非常奇特的功能，这种水在地球上还是第一次发现，它能够消炎、止痛、止痒、美容、培育负熵植物等等可以研究应用的领域。
作者还发现，信息粒子会产生一种强大的力场，这种力场还会产生信息力场纠缠。据此，作者又发明了负熵金字塔。
负熵金字塔内周边装置了强大的负熵发射雷达，并在负熵金字塔中央构建了负熵水晶发射塔，这样，整个金字塔中处于负熵状态。在这样的负熵环境中可以建立与人类生命体相关的信息力场纠缠，其方法是这样：在一个高50mm，直径70mm的人工水晶杯中通过高能物理的方法，在这个水晶杯中建立高于自然环境10000倍以上的信息源，这个信息源中将人体的一滴血或者一根头发植入其中，这个信息源就和人体产生信息纠缠，信息纠缠的作用在于强大的信息力场将人体整个罩了起来，类似于佛教故事里所讲的金钟罩。这样，人的免疫能力就会提高，细菌、病毒就难以入侵，人类就会长治久安，在地球上永远生存下去。这是人类可持续的 健康 生存、 健康 发展的基本法则。
至此，我们可以岁或宴推进一项计划，建设负熵金字塔庄园，在这个庄园中可以设立以下5个馆：
1、信息力场馆；
2、癌症康养馆；
3、中医馆；
4、长寿馆（负熵逆生）；
5、负熵农业馆。
负熵金字塔庄园设计效果图：
链接: 沈存正生于1940年，多年来从事理论医学的研究。他创作的能量医学的论文《mof4的假说与能量医学》，将现代物理学与医学紧密联系起来，在医学上成为重要的应用研究课题。1990年沈存正在兰州大学生物系通过协作建立了由王勤教授担任学科带头人的专门实验室，自己设计建造等微子仓，出巨资进行了长达七八年的动物实验和临床试验。实验成果证明，人类疾病从癌症、一般炎症（抗生）、心血管病、降血脂、风湿病、内环境适调、提高免疫力、抗衰老等、都可以通过生物能量干涉的方法加以治疗。
沈存还指出在基因信号工程方面，人们会有意料不到的成果出现。对糖尿病就可以用正基因工程改变引起糖尿病的基因而攻克糖尿病；对乙肝可以用反基因工程破坏乙肝病毒的基因链，使乙肝迅速得到彻底治疗。这一设想，在沈存正与王根喜合作的《三联数字与宇宙大统一·三联数字在生物、量子物理、化学领域的应用》一书中，建立了可以应用于基因信号工程的数字模型。
更为突出的是，沈存正根据“生物能量干涉系统”的实验成果，发明了糖尿病治疗仪，为糖尿病的治疗开辟了崭新的道路。目前，这种仪器在应用方面，已经开发了四种：第一种型号为810型，可普及于广大糖尿病患者应用；第二种810A型，为较高档次，数字化调控，可依照患者个体差异调节治疗剂量；第三种820型为大型，可供医院治疗糖尿病，这一型号名为“双向同步糖尿病治疗仪”，可同时治疗8位病人，治疗因素中，增加了生物电反馈和等微子减速装置，因而治疗效果较前两种型号特别快捷；第四种型号为820A型，是将820型八路输出改为一路输了而成，这种型号的仪器可以和家庭电脑连接，在电脑的调控下工作，治疗图谱和数据直观，其疗效更为理想。
C. 轴子是什么带你了解寻找轴子的有趣实验
一、轴子的来历
自然界中存在着许许多多的物质，它们都是由各种原子分子等组成的；而原子则是由更基本的粒子，例如质子、中子、电子等组成的。除此之外，像是太阳产生的光，磁铁产生的磁场等，这些没有实体的场，也是构成宇宙的物质。那么，宇宙里究竟有多少种组成物质的基本单元呢？像是之前所说的， 原子可以分为更小的质子、中子、电子，那么这些粒子又可以再细分吗？
这些问题已经在几十年前被物理学家们认真研究过了，他们提出一套名叫标准模型的理论，预言了所有可能出现的基本粒子，共计61种。这个模型囊括除了引力以外的另外三种基本作用力，并且其预言的粒子接连被实验所证实，尤其是13年希格斯玻色子的发现，标志着标准模型取得了空前的成功，这也是目前最接近万有理论的普适模型。即便如此，标准模型也有无法解答的现象，例如 中 微子振荡，暗物质来源 ，以及正反物质不平衡等等问题。其中，后两个问题都跟本文要介绍的轴子相关。
验证标准模型的强子对撞实验数据图
基本粒子
暗物质有很多候选的粒子，它们都没有被包含在标准模型当中，因此一旦有所发现，将是物理学的又一个里程碑。在候选的新粒子之中，最热门的是大质量弱相互作用粒子（WIMP），还有另外一种比较可能的就是 轴子（axion） 。
宇宙中一小块区域暗物质的分布图
轴子一开始并不是为了解决暗物质的问题而提出来的，这个想法起初来源于理论物理学家罗伯托·佩切伊（Roberto Peccei）和海伦·奎恩（Helen Quinn）为了解决量子色动力学中的强CP问题而提出的 Peccei–Quinn 理论 [1] 。他们引入了一种新的动态标量场来表征违背电荷-宇称对称性的作用的大小，这个场可以天然地给出极小的参数值，保证了对称性的守恒，也就解决了强CP问题。之后，诺贝尔物理学奖得主弗兰克·威尔泽克（Frank Wilczek）和史蒂芬·温伯格（Steven Weinberg）指出这样会引入一种新的粒子，被威尔泽克命名为“axion”轴子。
电荷C，宇称P，及其联合对称性CP的示意图
轴子的引入本质上就是希望它很弱，从而表征出极弱的CP破缺，这样的要求导致这种粒子理论上几乎不与其他粒子发生相互作用，而且质量很小，大约是电子质量的 10 -11 ~10 -9 量级，因此在之前的实验中没有条件被观测到。然而，这反倒让轴子成为了暗物质的理想候选，因为这些特性也恰好是暗物质所需要的。
二、粒子物理中寻找轴子的有趣实验
轴子的耦合作用虽然很弱，但是一旦有轴子参与，普通的电磁相互作用就变得有趣起来。 本来静态电场和静态磁场并没有联系，但是轴子会把电场、磁场都旋转一个角度，然后相互混合起来，而轴子场本身则表征了电场、磁场耦合的大小 。这样一来，静磁场就可以生成电荷，而静电场则可以产生额外的电流进而生成磁场。不仅如此， 轴子和光子在强电磁环境下还会发生相互作用 ，相互转化，发生一系列有趣的现象。
扭曲的电磁场示意图
下面就介绍第一个实验—— 闪光穿墙（LSW） 。
闪光穿墙实验的简易装置图
闪光穿墙（LSW）实验理论上十分简单，因为光子和轴子在强磁场下可以相互转化，所以当激光通过强磁场后，有一定几率转变为轴子，而轴子基本不与普通物质发生相互作用，就可以毫无障碍地穿透墙壁，在经过墙后的强磁场后，轴子又转变回光子被探测器捕捉到。虽然理论上如此简单，但是考虑到轴子和光子的转化率极其低下，这个实验实现起来还是相当困难的。一方面需要大功率的激光器和产生极强磁场的大磁体，另一方面还需要特别灵敏的探测器，这种种条件让实验器材变得十分庞大。在德国电子加速器（DESY）研究中心的ALPS装置就是为了寻找这种具有很弱相互作用粒子而建设的。跟上面的示意图比较起来，这可就是庞然大物了。
ALPS大型实验装置（一期）
一期实验装置从2007年到2010年给出了一些实验结果，标示出轴子等粒子的存在边界，为了更进一步开展LSW实验，从2013年开始至今，科学家们设计建造了ALPS II 二期装置，各项参数都大大优于一期装置，在该装置上有望探测到轴子这类粒子的存在痕迹，为闪光穿墙这个构想提供更加有力的实验支持。
ALPS II大型实验装置（二期）
第二个实验是—— 轴子望日镜 。
望日镜是17世纪的物理学家，天文学家们为了观测太阳，以及研究太阳黑子所改造使用的一种望远镜。最早的发明者，使用者包括耶稣会牧师克里斯多夫·沙伊纳（Christopher Scheiner），他在其一本著作中详细绘制了装置的结构；还有我们所熟知的天文学家伽利略也改造了其数学家友人贝内德托·卡斯泰利使用的装置，做出了相似结构的望日镜。望日镜的原理是将望远镜安置在暗室当中，仅仅在镜头进光处开孔对准太阳，然后将成的像投影到白纸上。借由这种方法沙伊纳和伽利略都清楚地看到了太阳黑子并进行了研究，体现了望日镜的优越性。
克里斯多夫·沙伊纳著作中的望日镜
到了现代，同样是为了寻找太阳中“黑色”的不为人知部分——轴子，人们设计制造了现代化的望日镜。那么测量轴子的望日镜是什么样的呢？
就像之前实验一所说的，光子会在强磁场下转化为轴子，因此我们需要大功率的激光器和强磁场装置来产生轴子。而对于太阳来说，其内部的强电磁环境就是天然的轴子发生器，具体来说，在太阳核心位置通过 普里 马科夫效应 （Primakoff effect）产生了足量的轴子束流。因此，在地球上我们只需要用强磁场再将其转化为光子就能测量到轴子的信号了。
太阳轴子探测的方式
目前最灵敏的轴子望日镜是欧洲核子研究中心（CERN）的CAST装置。该装置每天在日出和日落的时候分别进行1.5小时的测量，其余的21小时将对准太阳以外的区域以测量背景信号。迄今为止，CAST并未发现太阳轴子存在的关键性证据，不过已经将范围缩小了许多。为了进行更精密的测量，在CAST基础上一个新的企划正在准备当中，它的名字是IAXO，即国际轴子天文台。
欧洲核子研究中心的CAST装置
IAXO装置示意图
除了这些以外，还有很多寻找轴子的实验，原理不尽相同，实验装置也各有差异，例如利用 轴子晕望远镜 （axion haloscope）的ADMX实验，利用自旋进动的CASPEr实验，MIT的ABRACADABRA实验，我国四川锦屏山的PANDAX、CDEX实验等。
ADMX实验的轴子晕望远镜示意图
当然，如之前所说的，轴子不光与暗物质有联系，还与宇宙正反物质不平衡这一问题相关。在2020年一篇最新的物理评论快报（PRL） [2] 上，一篇名为轴子起源说（Axiogenesis）文章指出在宇宙大爆炸之初，是轴子场的转动导致了正反物质不平衡，使得演化至今的宇宙中，物质远远多于反物质，因此万物起源于轴子场。
势函数像墨西哥帽的形状，小球的运动代表了轴子场的演化，其最终停留的位置决定了宇宙的现状。
正如上图所刻画的情形一样，决定轴子场的状态的函数不仅像是墨西哥帽一样，其边缘还是弯弯曲曲的形状，这就导致轴子场在演化过程中不仅会发生自发对称性破缺，还会以一个特定的旋转方向靠近终态，因此在这个过程中，轴子会传递多余的能量产生新的粒子。更神奇的是由于旋转方向是固定的，因此朝一个方向转动就会导致粒子的公式出现正号（即正物质），而不是另一个方向的负号（即反物质）， 那么这个过程就给出了正反物质的不平衡 。如果这个假设是正确的话，将会有一个与希格斯玻色子相关的重粒子存在，并且可能被升级版的LHC（大型强子对撞机）探测到。那么再回到轴子的话题上来，这篇文章的英文是Axiogenesis，不仅代表了轴子起源说的含义，其中genesis还有创世纪的一层含义存在，如果真如文章所述，那么现在的宇宙万物就确实是轴子场在大爆炸过程中所达成的创世纪，我们自身的存在就变成了轴子存在最有力的证据，这不就是寻找轴子最有趣，最出乎意料的实验吗？
轴子起源说
三、凝聚态物理中寻找轴子的有趣实验
轴子在参与电磁相互作用之后，实际上是对传统麦克斯韦方程组进行了修改，从而导致了一系列新的磁电效应的产生。而在凝聚态物理中，拓扑的引入可以等效的产生同样的效应，从而导致与轴子相同的效果。 这种等效替代实际上就是在材料的动量空间，材料的一个个原子堆砌成的小小宇宙中，找到了轴子的存在。
拓扑磁电效应
这种情况在凝聚态物理里面已经司空见惯了，物理学家们已经把狄拉克（Dirac）费米子，外尔（Weyl）费米子，马约拉纳（Majorana）费米子，斯格明子（skyrmion）等等粒子概念先后引入了凝聚态体系当中，这其中包括在粒子物理里还未发现的许多粒子。因此，凝聚态物理给这些新粒子的研究提供了另一种舞台，这其中就包括轴子。
外尔半金属态和轴子绝缘体态
轴子在凝聚态物理中表现为一种轴子绝缘体，相关材料内部的电子不表现出宏观导电性。 自然杂志上的一篇文章 [3] 就介绍了外尔半金属 (TaSe 4 ) 2 I 中电荷密度波表现出轴子的性质。另外，轴子与量子反常霍尔效应是密切相关的，轴子绝缘体和量子反常霍尔绝缘体之间是可以相互转化的。只要施加磁场，改变材料中的自旋极化，系统的拓扑状态就会相应发生改变，从而导致这两种具有不同拓扑性质的绝缘态之间相互转化。
量子反常霍尔绝缘体和轴子绝缘体，以及它们通过磁场相互转变的过程
在实验中，掺杂磁性杂质的拓扑绝缘体的复合结构中也发现了轴子绝缘体的存在。最近清华大学王亚愚老师的研究组在磁性拓扑绝缘体材料 MnBi 2 Te 4 中发现了很强的轴子绝缘体态 [4] ，把凝聚态物理中的轴子现象的研究又往前推进了一步。
四、结语
轴子这个概念从1977年到现在已经发展了快半个世纪了，不管是高能物理中对真实轴子的探寻，还是凝聚态物理中对等效的轴子绝缘态的寻找，科学家们都提出了诸多脑洞大开预想，并且也开展了许多妙趣横生的实验。相信大家已经充分了解轴子这个神奇的概念了，如果有一天轴子被发现的话，那就证明科学真的具有无限的可能性， 而我们总能在其中发现有趣的物理，从而得到无穷的快乐。
参考文献
作者：Cioran
审稿：刘广同
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D. 中微子寿命
当前对中微子磁矩的实验灵敏度比标准模型预测高出多个数量级。 因此，下一代实验的潜在测量将强烈要求标准模型之外的新物理学。 但是，大的中微子磁矩通常会引起对中微子质量的大的修正，并导致微调。 我们证明在中微子质量与中微子磁矩成比例的模型中。 我们重新审视，讨论并提出了仍可为大中微子磁矩的潜在测量提供理论上一致解释的机制。 我们发现只有两种可行的机制可以仅对马约拉纳中微子实现大的过渡磁矩。
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探索了拟议中的印度中微子观测所（INO）处的磁化铁量热计（ICAL）探测器对使用大气中微子的质量本征态ν3的不可见衰减的敏感性。 包含地球物质效应的完整的三代分析是在一个同时具有衰减和振荡的框架中执行的。 事实证明，大气中微子提供的宽能量范围和基线对于限制ν3寿命是极好的。 我们发现，在500 kton-yr的暴露量下，ICAL大气实验可以将90％C.L下的ν3寿命限制为τ3/ m3> 1.51×10-10 s / eV。 这比MINOS的范围要紧2个数量级。 隐形衰减对θ23和|Δm322|精度测量的影响 也被研究。
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可以使用IceCube协作从blazar TXS 0506 + 056方向观察高能（E200TeV）中微子，以及通过MAGIC和其他实验同时观察到来自同一物体的增强γ射线 在中微子能量呈线性的中微子传播中对洛伦兹违规设置严格的约束条件：Δv= -E / M1，其中Δv是与光速的偏差，而M1是未知的高能尺度，受其限制 实验。 考虑到中微子和光子传播时间的差异约为10天，我们发现M13×1016 GeV。 这将中微子传播中线性洛伦兹违反的先前限制提高了多个数量级，二次洛伦兹违反也是如此。
反应堆反中微子测定中微子质量等级的实验条件
本文报告了使用核反应堆中产生的电子反中微子（νe）确定中微子质量等级的优化实验要求。 中微子质量层次的特征可以从|Δm312|中提取。和|Δm322| 通过将傅立叶正弦和余弦变换应用于L / E频谱产生振荡。 为了确定中微子质量等级高于90％的概率，在sin22θ13= 0.1的条件下研究了能量分辨率作为基线的函数的要求。 如果中微子探测器的能量分辨率小于0.04 /Eν，并且从贝叶斯定理获得的确定概率大于90％，则探测器必须位于距反应堆48-53 km处以测量能谱的 这些结果将有助于建立确定中微子质量等级的实验，这是中微子物理学中的重要问题。
论文研究 - 激光辅助产生和检测非核低能中微子-抗中微子束
有人认为，能量，动量和自旋以及QM跃迁概率的守恒允许在原子内（非核）激光跃迁中生成和检测低能（eV）中微子和反中微子。 激光介质中上下激发态之间的两个量子跃迁可以支持中微子和反冲反向传播的反中微子的成对发射，每个中微子都承载着激光跃迁能量的一半。 它们沿着与腔内激光束在激光介质中相同的轴沿相反的方向传播。 估计表明，与一个量子激发的激光光子发射相比，该两个量子事件的概率约为10-7。 分子/原子物质不可能吸收或释放单个抗中微子或中微子，因为它们携带自旋s =±h / 2，这违反了此类过程所需的Δs=±nh（n =整数）。 但是，在激光器内部，中微子或反中微子通过时，可以激发激发态发出的光子