加速器这个概念想必大家都耳熟能详，在当初的1850副本中，徐云也曾经搞过一个简单的电子加速器。 但加速器这个东西到底有什么意义，它的能级上限又有多少，却知之者甚少。 首先。 不确定性原理指出，一个粒子的位置和动量不能同时被确定。 所以要看到越小的东西，就需要“光源”发出的粒子波长越短才行： 由于光速等于波长和频率的乘积，而能量等于普朗克常量与频率的乘积，因此，粒子波长更短意味着能量更大。 也就是说。 要看清小小的基本粒子，就必须要用携带巨大能量的探测粒子去对撞。 于是我们需要把探测粒子加速到很高的能量，能完成这种工作的装置就是粒子加速器。 而什么样的能级能探测到什么粒子，它们和基本力又有什么关系呢？（我只说过一次我写的某些内容是起点甚至网文唯一，今天是第二次，感兴趣的同学可以拿个笔和纸来配合理解） 首先，各位可以先在纸上画一个xy轴的坐标。 其中x轴分成四份，按顺序分别标上四大基本力的微观作用： 引力耦合质量。 强核力耦合夸克生成质子和中子。 电磁力耦合成电荷。 弱核力造成的放射性衰变。 这四个力竖直向上各画四条线。 y轴则是粒子对撞后可以观测到的能级，单位是电子伏特，每10的一次方为一格。 也就是0、10、10^2……10^10、10^11…… 其中原子解体的能级是10，也就是10的一次方。 原子核解体的能级是10^6.5。 接着是从10^9量级开始，电磁力和弱核力的两条平行线开始彼此逐渐靠拢。 等到了10^11量级，两条线汇成了一条。 这是可测到电弱粒子的能级，也就是完成了电弱统一理论。 也就是杨老提出了杨－米尔斯理论框架，把弱核力和电磁力纳入到这个框架中，最后由格拉肖提出的电弱统一理论。 同时这也是瑞士欧洲粒子物理实验室大型加速器lep所能达到的量级。 接着再往上走。 下一个数值是10^12。 这是海对面费米实验室太电子伏加速器可以达到的区间。 再往后是10^13量级，也是非常特殊的一个量级。 它是欧洲大型强子对撞机lhc的量级。 没错，lhc。 目前全球最高能级的对撞机。 这也是目前人类对撞的能级上限，13tev。 当然了。 还没完呢——别忘了x轴的那几个作用力。 在达到10^20这个量级后。 原本二合一的电弱线，又会开始向左……也就是强核力的线弯曲，但强核力依旧笔直。 接着在10^24量级后。 电弱线和强核力重合了。 这就是强、弱、电三力大一统可以直接观测到的能级——注意，是直接观测，而非理论。 目前在杨老温伯格等人的努力下，这三力已经在理论上被统一了。 也就是电磁力被证明是光子交换的结果、弱相互作用力被证明是玻色子相互交换的结果、强相互作用力被证明是胶子相互交换的结果。 至于可以直接观测到四力大一统的量级嘛…… 数字是10^28。 如果用常规直线加速器，要达到10^24ev需要7光年长。 用尾波加速器则需要47亿公里，和三体中的环日加速器差不多长。 好了，科普到此结束。（这种干货求点月票不过分吧？）ｍ.ｂOWucHｉｎＡ.cｏM