三体智子要锁死人类科技且看李政道研究所刘坤副教授如何解锁

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近期，以《三体》为原型拍摄的动画作品开播，剧情中智子通过扰乱高能加速器实验，锁死人类的基础研究。

大型加速器的作用原理是什么？

高能对撞机除了研究物质的起源

还有什么作用？

本期视频，

“魔都科学目录”邀请到

上海交大李政道研究所副教授刘坤

为大家解惑

值得一提的是

刘坤教授当下正在高能加速器上

做物理的基础研究

探索物质的起源

让我们跟随他一起

来走进科学的世界

↓↓↓

目前世界上

哪些地方拥有加速器

《三体》中提到了三个大型加速器：一个在北美，一个在欧洲，一个在中国。

其中北美和欧洲的机器是真实存在的，不过北美这台名叫Tevatron的正负质子对撞机在2011年9月就停机了。

欧洲的这台名叫大型强子对撞机还在运行，我从2010年加入这个对撞机上的ATLAS实验，至今已经走过12个年头。

它的拥有者名叫欧洲核子中心（简称CERN），它在电影界的知名度不亚于科学界，曾多次出现在科幻电影中，比如好莱坞电影《天使与魔鬼》和美剧《生活大爆炸》。

目前中国还没有能够媲美欧洲核子中心这么高能量的对撞机，但是有一大批科学家正在为此事努力，对撞机的名字叫“环形正负电子对撞机”（简称CEPC），周长大概100公里，将能够把电子加速到高达2.5x1011eV，升级后能够把把质子加速到100万亿电子伏对撞能量，相比现在CERN核子中心的对撞机能量提高一个量级。

为什么要建大型加速器

量子力学告诉我们：物质波波长与能量成反比（=h/p），要探索物质微观尺度极限，就需要很高能量的粒子作为探针，因此就要建造很长的环把粒子能量加速上去，比如要探测到10-15米尺度，粒子就要被加速到109eV能量，CERN的大型强子对撞机周长27公里，能够将质子加速到14万亿（1012）eV，这个时候它的速度是光速的0.999999倍。

CERN这个加速器有着目前世界上最高的对撞能量，它通过加速质子，然后让它们迎头对撞，用这些能量将真空中的基本粒子激发出来，从而探索微观尺度的物理规律。

刘坤教授的主要研究领域是探究基本粒子的质量起源，比如电子为什么有质量？它的质量为什么跟夸克质量有那么大的差异？利用两个独立的探测器接收对撞出来的信号，通过研究分析探索其中的奥秘。

为什么要建

两个独立探测器

目的是为了能够互相验证，也就是在其中一个探测器里看到的物理现象能够在另一个上也看到，以此来降低发生偶然错误的概率。就像2012年CERN发现了名叫”上帝粒子“的信号，就是同时在两个探测器里都发现了它，并且信号特征跟希格斯粒子一致，然后才确定这就是物理学家期待已久的希格斯粒子。

高能对撞机还能研究什么

还能够为人类打开探索未知世界的大门，比如刘坤教授同事在寻找超过四维时空的额外维度。霍金提出的宇宙模型有高达十一维的存在，如果这是真的，那么它就会给我们这个四维时空中带来扰动，哪怕是很微小，我们都可以在高能对撞实验中观测到它，但是到目前还没有观察到任何高维时空发来的信号。

人类目前的认识到了四维时空，也基本掌握了在三维空间中的转移技术，比如可以乘坐飞行器从一个空间到另一个空间，但是还没能研发出对时间这样第四维度的飞行器，比如可以从一个时间段飞到另一个时间段，否则我们就能回到过去，飞到未来。

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完整原视频(๑•̀ㅂ•́)و✧

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