高能粒子对撞机还建造吗

据国外媒体报道，随着对宇宙运行的探索越来越深入，粒子物理实验变得越来越复杂。 为了揭示最小亚原子粒子的奥秘，物理学家必须将对撞机和探测器的温度保持在尽可能低的水平，并尽可能去除多余的空气体，使它们保持静止，从而获得可靠的结果。 nbsp； nbsp nbsp nbsp所以有物理学家提出，如果我们跳过这些，直接在月球上进行粒子物理实验，会发生什么？今年早些时候发表在预印本数据库arXiv上的一篇论文认为，月球实际上是非常适合高能物理研究的地方。 nbsp； nbsp nbsp nbsp首先，月球很冷，温度可以很低。 没有大气和水，所以没有介质将阳光的热量从一个地方传递到另一个地方。 晚上，当太阳落到月球的地平线以下时，温度将降至零下73摄氏度——在地球上典型的低温实验设置范围内。 白天，月球的温度会上升到38摄氏度以上。 然而，就像水冰藏在月球环形山的阴影里一样，在月球上，你只需要一点树荫就可以让自己凉快下来；在没有空气和水的情况下，没有阳光直射的地方是冷的。 nbsp； nbsp nbsp nbsp物理学家需要这种低温是有原因的。 在粒子加速器中，低温保证了超导磁体不会自行熔化。 超导磁体的作用是将粒子抛入加速器，使其达到接近光速的速度。 其次，探测器的温度越高，从亚原子粒子中筛选出微小信号时需要处理的噪声就越大——热量越多就等于分子振动越多，也就意味着噪声越多。 nbsp； nbsp nbsp nbsp除了寒冷的温度，月球没有大气层也是一个重要的优势。 在地球上，物理学家必须把加速器和探测器里的空气体全部抽出来，因为你不希望一个接近光速的粒子在实验开始前撞上一个游荡的氮分子。 月球的真空环境比物理学家在实验室里制造的任何条件都要好10倍以上，而且是天然的，不需要任何努力。 nbsp； nbsp nbsp nbsp最后，由于潮汐锁定，月球自转周期与其绕地球自转周期相同，因此月球始终保持同一侧指向地球。 这意味着月球的粒子束指向地球的探测实验室，它可以利用长距离的优势，而无需非常努力地调整设置。 nbsp； nbsp nbsp； nbsp 月球中微子工厂 : nbsp； nbsp也许月球上的物理实验最有前途的用途是作为中微子的来源。 中微子是幽灵般的微小粒子，没有电荷，几乎没有质量。 这使得它们几乎不被察觉地穿过正常物质——数千亿个中微子每时每刻都在穿过你的身体，你什么也感觉不到。 nbsp； nbsp nbsp nbsp由于这种特性，中微子很难被研究和理解。 这种粒子是在核反应中大量产生的，所以我们可以在月球上建造核电站，从中产生的中微子会迅速飞到地球上，地球上的物理学家可以收集起来进行研究。 nbsp； nbsp nbsp nbsp中微子的一个恼人而神秘的特点是，在飞行过程中可以改变自己的类型(用物理术语来说，就是改变自己的口味。中微子的三种味道是电中微子、μ中微子和τ中微子)。 通过远距离分离中微子的产生和探测，让更多的中微子有机会变味，从而更好地理解这种行为。 月球可以作为中微子的完美来源:它离我们足够远，可以远距离分离，但同时又足够近，可以捕获足够多的中微子用于实际研究(如果出现问题，它还可以排除设备故障) nbsp； nbsp nbsp； nbsp谁需要地球？ nbsp； nbsp nbsp nbsp如果能在月球上设置物理实验装置，还可以向地球发射中微子以外的其他物体，比如宇宙射线。 即使是目前最强大的粒子对撞机也达不到自然产生和发射宇宙射线的能量(如果估算准确的话，我们甚至无法接近这些能量的十亿分之一) 每时每刻都有大量来自外太空的高能亚原子粒子空呼啸着冲入地球大气层，撞击气体分子，在到达地面之前释放出大量粒子副产品。 nbsp； nbsp nbsp nbsp宇宙射线来自宇宙中一些最强大的来源(如超新星)，但人们对它们的了解仍然有限。 物理学家正在想象一种真正可用的设备——宇宙射线枪。 我们可以在其他地方制造这些高能粒子，然后发射到地球大气层，这样我们就可以做研究了。 把这个装置放在月球上怎么样？通过在月球上产生大量高能粒子，然后将其射入地球大气层，我们可以在地面上观察由此产生的效应，从而更好地了解宇宙高能的一面。 nbsp； nbsp nbsp nbsp但是为什么就此打住呢？为什么不把探测器也放在月球上呢？在月球上搭建一个完整的粒子物理实验，包括发射器、加速器、探测器，比地球上的同类系统更有优势。 在地球上，物理学家面临的首要瓶颈是如何获得高度可控的真理空，所以地球上的实验变得相对紧凑。 但是在月球上，你可以免费得到true 空。 这个真理空比粒子对撞机实验用的真理空要好。 物理学家可以将实验设备建造到所需的大小，而不必担心气泵的投资。 这是一个巨大的优势。 nbsp； nbsp nbsp nbsp当然，登月和在月球上建造复杂的实验装置可能会遇到不小的技术挑战，但一旦这个问题得到解决，物理学可能会迎来巨大的突破。 (任何一天)