科學(xué)家建議:用大型強(qiáng)子對撞機(jī)檢驗超光速推進(jìn)
最近有科學(xué)家提出,世界上最強(qiáng)大的粒子加速器——大型強(qiáng)子對撞機(jī)能夠用來驗證超光速推進(jìn)。超光速推進(jìn)出現(xiàn)在科幻小說之中,是實現(xiàn)星際航行所必需的。超光速推進(jìn)或許是未來太空飛船的推進(jìn)方式,能夠使其以接近光速的速度飛行。
超光速推進(jìn)系統(tǒng)(hyperdrive propulsion)的想法緣起于德國著名數(shù)學(xué)家大衛(wèi)-希爾伯特在上世紀(jì)20年代的研究成果。當(dāng)時希爾伯特研究了一個靜止物體同相對論性粒子之間的相互 作用。他推算出如果粒子以超過1/2光速的速度運(yùn)動,遠(yuǎn)處的觀察人員會感覺粒子是被靜止物體所推動的。 盡管超光速推進(jìn)的想法提出已經(jīng)將近百年,但是最近美國科學(xué)家富蘭克林-菲爾波重又提起希爾伯特的想法,并推翻了其結(jié)論。富蘭克林認(rèn)為推力是相互的,相對論性粒子同樣也會推動靜止物體。菲爾波認(rèn)為這種超光速推進(jìn)能夠用來推動一個靜止物體獲得接近光速的速度。 菲爾波將其設(shè)想比作兩個不同質(zhì)量物體之間的彈性碰撞。如果較重物體同較輕的靜止物體相撞,較輕物體會以較重物體速度的大約兩倍彈出。在超光速推進(jìn)系統(tǒng)中,相對論性粒子能夠推動靜止物體以比粒子更快的速度運(yùn)動。 菲爾波還認(rèn)為他的設(shè)想可以通過大型強(qiáng)子對撞機(jī)來檢驗。因為作為世界上最大的粒子加速器,它能夠給粒子充分加速,產(chǎn)生足夠的推動力。菲爾波希望 在大型強(qiáng)子對撞機(jī)內(nèi)放置實驗物,測量加速粒子流從物體旁通過時產(chǎn)生的微小力量。該試驗物不會和粒子束相互影響,因而也就不會影響大型強(qiáng)子對撞機(jī)的正常運(yùn) 轉(zhuǎn)。 歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)是目前世界上最大、能量最強(qiáng)的粒子加速器,它位于日內(nèi)瓦附近瑞士和法國交界地區(qū)地下100米、總長約27公里的環(huán)形隧道 內(nèi)。對撞機(jī)前后花了12年時間建造,其建造費(fèi)用高達(dá)37.6億歐元。 大型強(qiáng)子對撞機(jī)能夠?qū)墒|(zhì)子加速到空前的能量狀態(tài)而后發(fā)生相撞,以驗證科學(xué)家有關(guān)粒子的種種推測。功率達(dá)到最大時,數(shù)萬億個質(zhì)子將在大型強(qiáng)子對撞機(jī)周圍 的加速器環(huán)內(nèi)以每秒1.1245萬次的頻率急速穿行,它們的速度是光速的99.9999991%。 如果大型強(qiáng)子對撞機(jī)無法用來檢驗超光速推進(jìn)的話,菲爾波建議使用位于美國伊利諾伊州的的費(fèi)米國家實驗室的正反質(zhì)子對撞機(jī)來進(jìn)行檢驗。在大型強(qiáng) 子對撞機(jī)(LHC)建成之前,世界上最大的粒子對撞實驗室是美國的費(fèi)米國家實驗室,曾經(jīng)因其第一次直接觀測到T中微子而震驚物理學(xué)界。費(fèi)米實驗室1983 年建成,耗資1.2億美元,可以實現(xiàn)粒子在約1.98TEV能量下進(jìn)行碰撞。而LHC遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了它,可以使粒子在約7TEV的能量下碰撞。因此,在費(fèi)米國 家實驗室產(chǎn)生的推動力也遠(yuǎn)小于在大型強(qiáng)子對撞機(jī)產(chǎn)生的推動力。 |