粒子碰撞机的成本接近1000亿元。为什么高能物理研究如此昂贵?我们制造它吗?学习汽车修理要多少钱?
粒子碰撞机的成本接近1000亿元。为什么高能物理研究如此昂贵?我们制造它吗?
事实上,这根本不是一个问题。当然,如果你有钱,你必须建造它。问题是我们是否要花这么多钱。
为什么成本贵?
事实上,当我们通常购买机械产品时,我们会有一个精度的说法,特别是精度越高,成本就越贵。众所周知,高能物理的研究处于亚原子水平,电子和质子的规模在10次和15次左右。要控制它们朝一个方向相撞,技术难度一般不高。整个操作比市场上几乎绝大多数仪器的误差要小得多,所以仅从这个角度来看,它并不便宜。
其次,其耗电运行成本维护成本也离谱,毕竟要在这么小的规模内实现运行。后期投资不会小。
目前最著名的对撞机是LHC,全场27KM。它的成本相当于人民币1000多亿元。
考虑成本和收入
事实上,如果我们只从学术研究的角度来看,我们必须制造这个问题,因为它将有助于基础物理的研究。
但很多事情并不意味着必须建造。因为这也应该考虑成本和收入。碰撞机实际上是一个成本相当高但收入不明的项目。事实上,许多国家正在看看哪个项目最有可能取得可观的成果。
我国在引力波、黑洞、量子通信、暗物质和暗能量方面的投资超过1000亿元。如果你继续在这方面投资,在某种程度上没有问题,但它确实会增加大量的科研资金。
杨振宁认为,如果高能物理仍然使用碰撞机,不仅效益小,而且费钱费力。如果把所有的钱都投入到其他需要更多钱和结果的领域,那不是更好吗?
碰撞机是一种粒子加速器,可以将正反粒子加速到高能量,然后让正反粒子迎头碰撞。大型粒子碰撞机是高能物理实验中最强大的设备,也被许多人视为烧钱的无底洞。不仅建造碰撞机需要大量资金,而且在以后的使用和维护中也需要大量资金,追求更高的能量是粒子物理学家的不懈努力。
电子和质子的尺寸非常小。目前,实验测量的直径上限小于10负15次方米。为了使如此小的颗粒迎头碰撞,它们必须限制在非常窄的范围内运动。目前,世界上最大的对撞机欧洲大型强子对撞机LHC设计为环形,周长27公里,接近光速运动的正反质子流,宽度为纳米(10负9方米)的数量级。仅凭这一点就能感受到它需要多么高超的技术,这背后当然也需要资金来支持技术。
环形碰撞机的优点是,通过改变磁场和电场的强度,颗粒可以在固定的环中多次加速。磁场越强,环的半径越大,颗粒就越能加速到更高的能量。为了获得更强的磁场,有必要将某些材料冷却到零下200摄氏度以产生强磁场。另外,对撞机环内还需要保持高真空,还需要记录大量数据。等等严格要求使对撞机成为一个耗电量大的家庭,欧洲大型强子对撞机运行耗电量可达200兆瓦。
更可怕的是,粒子物理学家对更高能量碰撞机的追求似乎是无止境的。他们对欧洲大型强子碰撞机的能量不满意,必须建造周长100公里的超大型碰撞机。如果这台碰撞机真的建成了,以后的维护和使用也是一笔巨大的开支。
对撞机在人类了解物质世界的基本构成方面发挥了关键作用。在发现上帝粒子希格斯粒子后,粒子物理的标准模型取得了巨大的成功。尽管希格斯粒子仍有许多工作要做,但与以往相比,高能物理确实遇到了瓶颈期。一些理论预测的存在与粒子对应的超对称粒子,并希望用对撞机找到这样的粒子。但事实上,在大型强子对撞机的实验中,超对称颗粒的痕迹并没有被发现,超对称颗粒的死刑几乎被判刑,这让支持超对称理论的物理学家非常失望。至于是否要建造超大型对撞机,支持和反对的还在争论,我可以等着看。
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