科学家尝试用粒子对撞机验证超光速

科学家尝试用粒子对撞机验证超光速

  大型强子对撞机

  据物理学家组织网报道,最近有科学家提出,世界上最强大的粒子加速器——大型强子对撞机能够用来验证超光速推进。超光速推进出现在科幻小说之中,是实现星际航行所必需的。超光速推进或许是未来太空飞船的推进方式,能够使其以接近光速的速度飞行。

  超光速推进系统(hyperdrive propulsion)的想法缘起于德国著名数学家大卫-希尔伯特在上世纪20年代的研究成果。当时希尔伯特研究了一个静止物体同相对论性粒子之间的相互作用。他推算出如果粒子以超过1/2光速的速度运动,远处的观察人员会感觉粒子是被静止物体所推动的。

  尽管超光速推进的想法提出已经将近百年,但是最近美国科学家富兰克林-菲尔波重又提起希尔伯特的想法,并推翻了其结论。富兰克林认为推力是相互的,相对论性粒子同样也会推动静止物体。菲尔波认为这种超光速推进能够用来推动一个静止物体获得接近光速的速度。

  菲尔波将其设想比作两个不同质量物体之间的弹性碰撞。如果较重物体同较轻的静止物体相撞,较轻物体会以较重物体速度的大约两倍弹出。在超光速推进系统中,相对论性粒子能够推动静止物体以比粒子更快的速度运动。

科学家尝试用粒子对撞机验证超光速

  菲尔波还认为他的设想可以通过大型强子对撞机来检验。因为作为世界上最大的粒子加速器,它能够给粒子充分加速,产生足够的推动力。菲尔波希望在大型强子对撞机内放置实验物,测量加速粒子流从物体旁通过时产生的微小力量。该试验物不会和粒子束相互影响,因而也就不会影响大型强子对撞机的正常运转。

  欧洲大型强子对撞机是目前世界上最大、能量最强的粒子加速器,它位于日内瓦附近瑞士和法国交界地区地下100米、总长约27公里的环形隧道内。对撞机前后花了12年时间建造,其建造费用高达37.6亿欧元。 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,以验证科学家有关粒子的种种推测。功率达到最大时,数万亿个质子将在大型强子对撞机周围的加速器环内以每秒1.1245万次的频率急速穿行,它们的速度是光速的99.9999991%。

  如果大型强子对撞机无法用来检验超光速推进的话,菲尔波建议使用位于美国伊利诺伊州的费米国家实验室的正反质子对撞机来进行检验。在大型强子对撞机(LHC)建成之前,世界上最大的粒子对撞实验室是美国的费米国家实验室,曾经因其第一次直接观测到T中微子而震惊物理学界。费米实验室1983年建成,耗资1.2亿美元,可以实现粒子在约1.98TEV能量下进行碰撞。而LHC远远超过了它,可以使粒子在约7TEV的能量下碰撞。因此,在费米国家实验室产生的推动力也远小于在大型强子对撞机产生的推动力。

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