物理世界奇遇记15：参观原子粉碎机（中下）

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1、物理世界奇遇记15：参观原子粉碎机（中下）物理世界奇遇记15：参观原子粉碎机（中下）　　　　　　她迅速地看了一下手表，接着说：“好了，我们该再动一动了。请大家跟着我，我要带你们去粒子束发生碰撞的地点。这将使我们有机会看到一些探测器。”　　　　他们经过一大串似乎没完没了的磁铁走了非常远的路，终于到达了隧道扩展成一个巨大的地下洞穴的地段。在洞穴中央高高耸立着一个像两层楼那样大的物体。一个像两层楼那样大的物体　　　　“这就是探测器，”汉森博士宣布说，“你们觉得它怎么样？”　　　　他们都适当地发表了感想。　　　　“喂，

2、你们别到处乱跑，”她匆忙地叫住两个正在往上爬，想看个清楚的学生。“我们不应该打扰物理学家和技师们。他们正在按照非常严密的计划进行工作。他们的全部维修任务都必须在这个短暂的停机期间内完成。”　　　　她继续解释这个探测器是怎样围着管道中粒子束的一个交叉点建造的，“这样做的目的是要探测碰撞后射出的粒子。事实上，这并不只是一个探测器，而是有好多个探测器，其中每一个探测器都有它自己的特点和任务。例如，这里有一些透明的塑料，它们在有带电粒子穿过时会发出闪光。还有一些特制的材料，只要有一个粒子以大于这种媒质中的光速的速度穿过

3、它们，就会发出一种特殊的光。”　　　　“但是我记得相对论说过，任何东西都不可能运动得比光更快——光速是速度的极限啊。”有位女士打断了导游的话。　　　　“是的，这确实是个真理——不过，只有当你所想的是真空中的光速时才是这样。”汉森博士解释说，“当光进入水、玻璃或塑料这类媒质时，它的速度就会变慢。这就是你能看到折射的原因，也是你能显示出光谱线所依据的原理。但是，没有任何东西能阻碍粒子在穿过那种媒质时运动得比光更快。当发生这种情况时，它会发出一种电磁激波，就像飞机的速度超过声速时会产生声爆那样。”　　　　她继续描述某

4、些探测器是怎样由含有数千条通电细丝的充气室构成的，“当带电粒子穿过这种充气室时，便会从气体中的原子中撞击出一些电子。这些电子会迁移到细丝上，而它们的到来便可以被细丝记录下来。通过这种办法，知道了那些细丝所受到的作用，便可以重新画出粒子的径迹。再加上一个磁场，又有可能从不同径迹上出现的曲率测量出粒子的动量。　　　　“然后，这里还有些量热计。因为它们是依照中学自然科学课中测量能量的热学实验所用的量热计做的，所以才这样叫它。这里所用的量热计可以测量出单个粒子的能量或者相邻的几个粒子束的总能量。　　　　“知道了粒子的能

5、量，再把它同从粒子径迹的磁曲率导出的粒子动量结合起来，就可以辨认出从初始相互作用中射出的粒子的质量。最后，量热计的外面，还有一些专门用于探测μ子的探测室。μ子像电子一样，是不受强核力作用的粒子。但它同电子不一样，不会轻易通过发射电磁辐射而失去能量。因此，它可以强行穿过大多数障碍物而几乎不发生什么变化。正是这种性质，使我们很难探测到它。外面的μ子探测器填满了密度很大的物质。任何能够穿过这种物质的粒子就必定是μ子了。　　　　“所有这些不同类型的探测器，就像一层层圆筒形的洋葱瓣那样，把加速器管道要发生碰撞的那个地段包

6、围起来。它们必须像一组巨大的、犬牙交错的三维七巧板那样，很好地安装在一起。总的说来，这个结构有2000吨重。”　　　　“不过，这一切都只有在加速器开动时才会发生，对吗？”汤普金斯先生说。　　　　“当然啦。”　　　　“但是，既然在它开动时任何人都不许下到这里来，那么，科学家们又怎么知道这里发生了什么事情呢？”　　　　“问得好，”汉森博士评论说，“看见这些东西了吗？”她指着从探测器引出的一大堆交缠在一起的电缆说。在汤普金斯先生看来，这简直就像个挨了一枚炸弹的空心面生产车间。　　　　“它们从各个探测器取出电子信号，把

7、信号送到计算机。计算机对所有各种信息进行处理，并重新画出粒子的径迹。这样一来，这些径迹就可以显示给遥控室里的物理学家们进行研究。这上面就有一种他们要处理的东西。”径迹显示在遥控室里　　　　她对着贴在墙上的一张照片点头示意。　　　　“你们过来仔细看看它。然后我带你们去看遥控室本身。”　　　　汤普金斯先生一面跟着别人走，一面又不时回头看看探测器。由于这样做，他没有注意到一个维修技师卸下的一根电缆正横放在地板上，他被电缆绊了一跤跌倒了，脑袋重重地撞在地板上……[1][2][3][4][5]