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第三章 朝夕与永恒 6 粒子的一生(第4页)

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“肯定搞错了,我看着表呢,我们才进来13秒。

你检查一下你的表,肯定坏了。”

“检查过了,好着呢。

这就是相对论,亲爱的。”

在LHC中的质子看来,时间以正常的速度流逝,质量也没有变化。

然而,从外部参照系出发,就会看到质子以接近光速的速度运动,质量变成原来的6500倍,而且最重要的是,它们的表每走一秒,主控室里就会过去近两个小时。

宇宙超级加速器

巨大恒星或黑洞的湍流现象也会产生大量近光速粒子。

这些天体向太空喷射近光速物质,物质的质量因相对论效应大增,其上的时间也大幅变慢。

如果这是一项极限运动,这些天体能拿冠军。

我们的地球始终沐浴在来自四面八方的粒子雨当中,在对其源头的追寻上,我们也有所进展。

这些粒子雨被称为“宇宙射线”

,诞生于太空深处,主要是由接近光速的质子和氦原子核组成,偶尔也有更重元素(可重至铅元素)的原子核组成,最罕见的是高能电子、中微子和光子。

当高能带电粒子穿过大气层时,会与外层气体分子激烈碰撞,产生成群的次生粒子,就像LHC里的碰撞产生的粒子一样,这些粒子最终像雨滴一样洒向大地。

宇宙射线中有我们所能观察到的最高能的粒子。

与其中能级最高的粒子相比,LHC中因相对论效应变成巨人的质子也是小巫见大巫。

最强宇宙射线的能量级可达地球最强加速器的一亿倍。

是什么机制能向宇宙发射如此高能的质子?又是什么活动成了让地球最尖端科技也汗颜的宇宙超级加速器?

绝大部分宇宙射线来自我们自己的银河系,一般认为它们产生于大恒星耗尽核燃料之后的超新星爆发。

在这场大灾变中,极强的磁场和恒星外层物质一起被高速喷出,以“磁激波”

(4)机制加速带电粒子。

电磁力可以困住带电粒子,并迫使其做周期运动而逐渐获得速度。

在我们的太阳中也能观察到磁暴导致加速的现象,等离子体释放出强大磁场碎片而加速带电粒子,但这样产生的宇宙射线到达地球时只有中等能量。

如果磁激波是由超新星产生的就不一样了,粒子可以达到很高的能量级,甚至是LHC能级的几千倍。

不过,磁激波加速机制也解释不了最强的宇宙射线,其能量级是LHC的几百万倍。

它们很可能来自银河系之外。

有人认为它们产生于活跃星系核,也就是处于狂躁期的超大质量黑洞,当吸积盘回吐而巨大的相对论性喷射形成时,从两极喷射大量近光速物质。

如果喷射的轴线指向我们,那么产生的最高能粒子就可能到达地球。

我们尚未搞清楚达到如此高能级的机制,但可以肯定的是,一旦搞清楚这一机制,人类就掌握了宇宙最强大粒子加速器的秘密。

最高能宇宙射线对质子有巨大的相对论效应:其质量会增长千亿倍,跨越几百光年的距离所用的时间也被缩短——这些质子经历1秒相当于我们过了3170年。

这些信使非常特别,它们的存在代表着相对论的胜利,但它们给我们带来的却是令人不安的消息。

它们来到我们这宁静的宇宙一隅,似乎就为了警告我们:“注意,地球人,不要以为宇宙都像你们周围这样平静而有规律,它也可以是一个非常危险而充满敌意的地方。”

它们是执着奔波的信使,就像古希腊的游吟者。

它们不说话,仅凭自己的存在就让我们与神奇又可怕的宇宙深空取得了联系,无声讲述恒星的死亡以及黑洞吸积盘吞噬整个世界时发生的灾难。

它们为此走过星系之间的巨大距离,但因为以近光速移动,所以这在它们看来不过是一刹那,而对于地球上的我们来说,已经过了千百年,只是与光竞逐、跨过浩瀚宇宙的它们,根本不会知晓这些。

红白砖小房子

代尔夫特是一座距离海牙和鹿特丹各几公里的荷兰小城。

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