① 世界上最强大的重离子对撞机本周上线
它将让科学家们窥探超新星的内部运作
研究人员于 5 月 2 日宣布，世界上最强大的重离子加速器——它将创造新的奇异原子并揭示恒星和超新星如何形成构成我们宇宙的元素——终于完成了。
密歇根州立大学 (MSU) 耗资 7.3 亿美元的稀有同位素束 (FRIB) 设施的实验定于本周开始。一旦上线，新反应堆将相互发射两个重 原子核 ，将它们分开，使科学家能够研究是什么将它们粘合在一起，以及稀有的原子同位素——它们的原子核中具有不同数量的中子的 化学元素 的版本——是多么稀有结构化的。
虽然过去的重离子加速器（例如密歇根州立大学以前的加速器国家超导回旋加速器实验室）使科学家能够瞥见奇异原子，但他们并没有以足够快的速度生产它们，从而使详细研究成为可能。据密歇根州立大学的科学家称，新的 FRIB 加速器将使研究人员能够接触到 1000 多种新同位素，让他们对新的 癌症 治疗、古代材料的辐射测年和核安全有了新的认识。
据《兰辛州日报 》报道，FRIB 实验室主任托马斯·格拉斯马赫在剪彩仪式上说：“FRIB 将成为我们国家研究基础设施的核心部分。 ” “1600多名科学家渴望来到这里，因为我们将成为最好、最强大的超导重离子直线加速器。”
物理学家对 FRIB 感到兴奋，因为它可以提供更清晰的可能原子同位素图景。现在，物理学家对将原子核结合在一起的东西（四种基本力之一称为强力）有了很好的了解，并且已经制作了大量模型来预测一些未观察到的原子核可能是什么样子。但是原子核很复杂，可以以令人惊讶的方式粘合在一起，使得模型过于简单化。例如，模型预测的许多原子核可能无法很好地结合在一起而无法存在。
科学家希望回答的其他问题包括当前模型对最稳定同位素的描述如何，以及比铁和镍（后两者是恒星核聚变产生的最重元素）重的元素是如何通过放射性 β 衰变形成的。当原子核吸收中子或其中一个中子变成质子时，就会发生 β 衰变，从而使原子核变得不稳定。
科学家们认为，β衰变形成的元素通常是超新星或中子星碰撞的副产品，但直到现在还无法检查或研究友纯改在这些天体过程中产生了哪些类型的元素以及以何种比例产生的元素. 但是 FRIB 将提供一种最终检验这些假设的方法，因为如果它裤族的加速器在将单个同位素撞击到目标之前加速它们，使科学家能够模拟发生在恒星和超新星内部的好判碰撞。
为了生产用于研究的同位素，物理学家将选择一种非常重的元素（例如铀）的原子，然后剥离它们的电子以将它们转化为离子。然后他们将把它们发射到一条 1,476 英尺长（450 米）的管道上，管道的速度超过了光速的一半。在管道的末端，离子束将撞击石墨轮，分裂成更小的中子-质子组合或同位素。
通过一系列可微调的磁铁引导这些新制造的同位素，物理学家将能够仔细选择他们想要将哪种同位素发射到该设施的一个实验大厅中以进行进一步研究。FRIB 最终将加入另一个原子粉碎机，即目前正在德国达姆施塔特建造的耗资 32.7 亿美元的反质子和离子研究设施 (FAIR)。该加速器定于 2027 年完工，旨在制造反物质和物质，并将能够比 FRIB 将其产生的原子核存储更长时间。
② 美国将建设史诗级的粒子对撞机，以揭示物质聚合在一起的秘密
1956年，诺贝尔奖得主、美国物理学家罗伯特·霍夫斯塔德（Robert Hofstadter）和他的团队在斯坦福直线加速器中心（Stanford Linear Accelerator Center）向一小瓶氢发射了高能量电子，从此开启了物理学的新时代。
在此之前，人们一直认为构成原子核的质子和中子是自然界中最基本的粒子。它们被认为是空间中的“点”，缺乏物理尺寸。现在突然明白了，这些粒子根本就不是基本的，也有大小和复杂的内部结构。
霍夫斯塔德和他的团队看到的是电子在撞击氢时“散射”或反弹的微小偏差。 这表明原子核有比他们想象的点状质子和中子更多的东西。
随后，在世界各地进行的加速器实验（将粒子推进到极高能量的机器），预仔此示着我们对物质理解的范式转变。
然而，关于原子核，其实我们还有很多不了解的地方，包括将原子核维系在一起的四种基本自然力之一的“强力”。
现在，在来自世界各地的1300名科学家的帮助下，美国长岛布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory）将在十年内建造一个全新的加速器，即 电子离子对撞机 ，可以有助于把我们对原子核的理解提升到一个新的水平。
上图：电子与带电原子的碰撞如何揭示其核结构。
强大而奇异的力量
在20世纪50年代的发现之后，人们很快就清楚了，夸克和胶子粒子是物质的基本构件。它们是强子的组成部分，强子是质子和其他粒子的统称。
有时人们会想象，这些粒子就像乐高积木一样，由一定形状的夸克组成质子，然后质子和中子耦合在一起形成一个原子核，而原子核则吸引电子来建造一个原子。但是夸克和胶子绝不是静态的积木。
一种被称为量子色动力学的理论描述了强作用力如何在夸克之间发挥作用，夸克是由胶子介导的，胶子是力的载体。然而， 它不能帮助我们解析地计算质子的性质。这不是我们的理论家或计算机的过错 —— 方程式本身就是不可解的。
这就是为什么质子和其他强子的实验研究如此关键：要了解质子和束缚它的力，必念陪迅须从各个角度研究它。在这方面，加速器就是我们最强大的工具。
然而，当你用对撞机（一种使用两束光束的加速器）观察质子时，我们看到的是什么，取决于我们观察的深度和对象：有时它表现为三个组成夸克，有时表现为胶子的海洋，或大量夸克及其反粒子对的海洋（反粒子与粒子几乎相同，但具有相反的电荷或其他量子特性）。
因此，尽管我们在过去60年中对这一最小尺度的物质的理解取得了巨大进步，但仍有许多谜团是当今的工具无法完全解决的。夸克在强子内的约束的本质是什么？质子的质量是如何从轻了1000倍、几乎没有质量的夸克中产生的？
要回答这些问题，我们需要乱昌一种“显微镜”， 它可以通过最宽的放大范围，对质子和原子核的结构进行细致的成像，并构建它们的结构和动力学的3D图像。 这正是新的对撞机将要做的事情。
新实验装置
电子离子对撞机（EIC）将使用一束非常强的电子束作为它的探针，它将有可能切开质子或原子核，并观察其内部的结构。
它将通过将一束电子与一束质子或离子（带电原子）碰撞，来观察电子是如何散射的。 离子束是世界上第一个这样的离子束。
几乎无法察觉的效果，例如非常罕见的散射过程，您在十亿次碰撞中只能观察到一次，将变得可见。
通过研究这些过程，科学家将能够揭示质子和中子的结构，当它们被强力束缚时如何改变，以及如何产生新的强子。 我们还可以发现什么样的物质是由纯胶子组成的 —— 这是我们从未见过的东西。
上图：实验方案。
对撞机可以调节到很宽的能量范围：这就像转动显微镜上的放大刻度盘一样，能量越高，人们可以看到的质子或原子核内部越深，并且可以解析的特征越精细。
作为 EIC 团队的一部分，世界各地科学家新成立的合作机构也在设计探测器，这些探测器将放置在对撞机的两个不同碰撞点上。
这项工作的各个方面是由英国团队领导的，他们刚刚获得了一笔拨款，负责设计探测器的三个关键部件，并开发实现它们所需的技术：用于精确跟踪带电粒子的传感器，用于探测散射到束流线附近的电子的传感器，以及用于测量在碰撞中散射的粒子的极化（自旋方向）的探测器。
虽然，可能还需要10年时间才能完全设计和建造完成对撞机，但这绝对是非常值得的。
理解质子的结构，以及通过质子产生宇宙中99%以上可见质量的基本力，是当今物理学中最大的挑战之一。
如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！
③ 正负电子对撞机和正负离子对撞机有什么不同有什么作用
1 正负电子差庆团虚橘对撞机,由于正差局负电子的电荷相反,所以这种对撞机只要建立一个环就可以了.相应的造价就比较低,世界上已建成的对撞机大部分是属于这一类的.但是,由于电子回旋时引起的同步辐射损失,使这种对撞机能量的进一步...
④ 什么是对撞机，杨振宁为什么反对建造它
对撞机是高能物理粒子学科科研时为粒子束加速的机器。如果将拦扰粒子比作是一架飞机的话，那么对撞机也就相当于是飞机的发动机以及飞机场的跑道。
对撞机通过磁电效应，使带电的粒子束加速到光速并且实现对撞，然后合成新的粒子或者分解成其他的物质，从而达到相关的学术研究。
假如我国用了10年的计划去打造一个对撞机，没准5年之后就出现了一个相对高端的粒子加速技术，会将对撞机的造价还有体型缩减一半甚至更多。到时候这个已经建了一半的对撞机就成烂尾工程了。
就算继续投资金钱和人力将对撞机建好，可能等到建好之时已经简型旦是一个被科学界淘汰的产品了，只能当成文物保存起来了。
综合来讲，以现在目前国际粒子学研究的现状来说，我国去主动建设一个对撞机实在是有些太“鸡肋”了。建立一个对撞机确实可以得到一些相对高端的研究成果，但我国家没必要做第一个摸着石头过河的，也没有必要去吃这个亏。
杨老前作为高端物理学界的泰斗级人物，自然明白建设一个对撞机的利弊，既然欧洲和美国都不想干这事儿，也没必要让我国先去冒这个险。