大型强子对撞机将会证明什么
2009-05-30 12:38:01
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大型强子对撞机将会证明什么

作者 苟文俭

包括我国在内,由30多个国家共同投资近100亿美元,经过80多个国家和地区的2000多名科学家和工程师十多年的努力,在欧洲核子研究中心(CERN)、于去年建成了大型强子对撞机(LHC),其对撞机主加速器周长为27km,质子-质子对撞能量可高达16Tev,碰撞点产生的高温相当于太阳中心温度的10万倍,其技术之复杂,规模之宏大,均是名副其实的人类及世界之最,它不仅是去年世界科技界万众瞩目的大事,也是人类科学史上的标志性事件。

LHC 于去年9月10日正式启动,虽然启动后不到10天就因事故被迫关闭,但对它的建成,物理学界仍是欢欣鼓舞,相信它将开启物理学的黄金时代。

(一)

在当代物理理论的主流探索者们看来,加速器能量越高,高能粒子对撞进入粒子内部的层次就越深,窥探到的大自然深层次奥秘就越多;因此LHC将联系着大自然更深层次奥秘,能够涉及宏观、微观、宇观各个物质层面,有望破解如下五大科学谜团。

1、可以发现在希格斯粒子,可获得质量起源是什么的确切答案,并实现对标准模型的再验证

2、超弦理论预言,所有已发现的粒子都有一个超对称伙伴粒子,虽然LHC的能量还不足以产生出这些伙伴粒子,但通过粒子内部深层次的特异性状和相互作用特征,也就有可能寻觅到间接证明它们存在的踪影,从而实现对超弦理论的初步验证

3、标准模型只是三代夸克-轻子,但理论本身并没有限制自然界夸克-轻子只有三代,因此也期待通过LHC运转发现更多的未知强子、及新的特异粒子及特异的作用机制,这样就可以促成对标准模型尚存疑难做深入探讨,为完善与发展标准模型提供实验依据。

4、与CERN的超质子同步加速器(SPS)实现的粒子碰撞反应相比,LHC质子束可以加速到极其接近于光速,所产生的物质密度会更大,甚至可以与宇宙大爆炸后宇宙物质是由夸克和胶子构成的密集混合物相仿;由此就可以为观察早期宇宙物质活动规律提供了实验支持,这就可以为探索早期宇宙物质活动规律、及宏观尺度的真空背景物质提供实验支持。

5、宇宙标准模型认定,宇宙约有30%暗物质和约70%暗能量,由于LHC有可能显现出物质的特殊作用机制,可以窥探到宇宙早期的可能面貌、以及宏观尺度的真空背景物质到底怎么样,这样也就有可能为宇宙暗物质、暗能量的探讨及较为确切的解释提供依据。

总之,物理学家们对LHC运转充满了期待,并认为由于LHC的运转,由相对论和量子论为基础的现代物理理论,在本世纪就还会迎来深层次发展的新一轮热潮。

(二)

在个人新著《粒子及其质量计算》(下文称“该书”)表述的I-V模型中,对需要由LHC破解的如上科学谜团,有如下相应的逻辑结论。

1、构成粒子的基元V,其真空态的Vn由一个原始物质要素(用“a”表示)、与一个原始的广延性空间要素(用“s”表示)组成(p55),它们有由非各向同性条件下的存在破缺构成的左、右手性(p87)。物理场的每一个真空“点”位置,都有一个由一对左、右手性Vn组成的量子化真空单元,用“Q”表示(95)。当前,Q就构成了全宇宙的真空背景。

2、Vn中a转移后,有的V就获得了多余a而离开了真空态,记成是Vm;粒子就是手性Vm相互组织的最小V集团,粒子的物质就来自Vn中a的转移,它具有标准模型中希格斯机制的等效描述意义。即粒子物质来自Vn中a的转移,而不是希格斯粒子(p109、p347)。

3、粒子V集团中在不同结构自由度做纵向活动的a,就记为ai。粒子静止质量,也就是粒子V集团中聚积的ai(p136),而ai活动的单位动作,就与标准模型中组成强子的夸克具有一致的对应关系(p231)。在I-V模型中,夸克并不是一种“刚性颗粒”,而是散布在了粒子静止物质存在的区域,它与轻子一样可以分成三代,而且只有三代(p318)。

4、现代物理的所谓t夸克粒子,是最重的直接类粒子,计算得到它的质量是176.2Gev(p448)。I-V模型预言:不论人类建造出了能量多高的加速器,将不会发现比ir粒子更重的其它直接类粒子,只有可观察到质量大于176.2Gev集团类粒子(p449)。

5、费米子与玻色子之间的对称性,出现于Q存在的广延性区域,而不是超弦理论所称的普朗克尺度(p220),自然界没有所谓存在于最深处的十维超弦。

6、在宇观领域,I-V模型的结论是:(1)在Q形成的宇宙背景真空中,由于Vn中a的持续转移,致使Q的不确定性缓慢增加;宇宙大爆炸并不是产生于时空奇点,而是背景Q真空中Vn手性不确定性超过了临界点的结果(p475);(2)光子运动的宇宙学红移构成于光子运动本身,并不是宇宙空间膨胀所致(p466);(3)星系聚集成团块及星系中恒星转动,并不满足万有引力定律,宇宙空间并无暗物质暗能量(p469)。

(三)

根据I-V模型的上述结论,LHC运转的结果只能是:找不到希格斯粒子;不可能发现质量大于t夸克的新夸克,不会有夸克-轻子 “代”的突破,不会有表现了所谓暗物质暗能量、宇宙早期物质等可能的新特征出现。因此,LHC运转只会重复SPS的工作,并会做出如下两个明确无误的验证:

1、成为标准模型、以及现代物理理论公理化体系有效性非常有限的见证。

2、证明了现代物理主流探索观念的错误,这样人们将不得不考虑在现代物理学中、以相对论和量子论为基础的百年之辉煌是否己经终结。

LHC也为我们展示了现代物理学的辉煌,这应当特别感谢建造LHC的工程技术的巨匠们!但它是现代物理探索主流按照复杂化方向发展的产物,这种探索观念完全背离了层次越深的物质存在规律越简单的、这种物理学简单美的逻辑指向。

I-V模型完全保持了层次越深的物质存在越简单的、这种物质存在自身简单美的本来属性,所有陈述也都源于深层次物质自身的存在,相信也一定会得到运转的LHC的直接验证。

完成于2009-5-30

【附注】:本文中相关句子后面括号内的p加数字,如(p55),是指该处所论述内容出自作者新著《粒子及其质量计算》的第55页。欢迎对本文内容感兴趣的网友参与讨论。

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