对撞机能用来做什么？

近日，我国环形正负电子对撞机研究工作组对外发布了概念设计报告，中国科学院高能物理研究所相关负责人表示，环形电子对撞机可以帮助人们进一步了解希格斯粒子性质、宇宙早期演化、反物质丢失、寻找暗物质等一系列未解的关键科学问题，并寻找新的物理规律。

正负电子对撞机是一种粒子加速器，粒子加速器这个东西，其实在我们每家每户的房间中都有，比如电视和电脑里面。电视和电脑屏幕中的阴性射线管就是一种粒子加速器，阴性射线管从阴极提取中电子，然后对电子加速并改变它们的方向，让电子撞击到屏幕，最终在显示器上产生亮点。这样的原理，适用于各式各样的粒子加速器，包括人们所说的电子对撞机，简言之，粒子加速器的作用就是让不同粒子撞在一起。

不同粒子撞在一起会发生什么呢？两个粒子相撞，不仅运动状态会改变，还可能会再转化成其他粒子，人类就是用这个方式打开了原子，发现里面存在的各种奥秘。

1898年，被后世称为原子物理学之父的英国物理学家卢瑟福，发现铀和铀的化合物所发出的射线有两种不同类型，一种是极易吸收的，另一种有较强的穿透能力，于是卢瑟福用希腊字母给两种射线命名，前者叫 α射线，后者叫β射线。1910年，卢瑟福用α粒子轰击原子发现了原子核，4年后，他又用α粒子轰击氢原子，结果把电子给打掉了，于是人类发现了质子。再后来，卢瑟福继续拿α粒子轰击氮原子，把质子从原子核里打出来，于是氮原子变成了氧原子……

后世的科学家在研究粒子时，大多也是遵循卢瑟福的路数，就是用粒子不断轰击，最终不断发现新粒子。不过，想把更深层次的粒子轰击开，就需要更高的速度、更高的能量，对撞机就由此而来，将两束粒子加速到很高的能量并使之相向碰撞。经过一个世纪的研究，包括粒子对撞和空间探索，人类发现了几百种微观粒子，相互作用的类型也不一样，当然，基本粒子只是少数的十几种粒子。

粒子构成了物质世界，研究构成物质和宇宙世界的粒子，已经成为人类物质世界最前沿的科学。从上世纪60年代人类建造各式电子对撞机开始，随着仪器更新换代，对撞的能量也越来越大，发现也随之增加，通过对撞机取得的科学成果，许多已经改写了人类对物质世界的认识。

目前，世界上最知名的对撞机，是位于法国、瑞士边境地区的欧洲大型强子对撞机，这台机器不仅是当时世界上最大的粒子加速器，也是最大的机器。运转欧洲大型强子对撞机的是欧洲核子研究组织，拥有世界上最大的粒子物理学实验室，这个实验室还诞生了一个我们今天都在用的工具：万维网，就是输入网址时，前面的3个“W”。

2012年，欧洲大型强子对撞机发现了对物理学至关重要的“上帝粒子”——希格斯粒子，开启了粒子物理学研究的新时代。希格斯粒子被称为基本粒子理论大厦的基石，对其的研究会影响到人类对微观粒子和宏观宇宙的认识。

我国第一座高能加速器是1988年首次对撞成功的北京正负电子对撞机，被称为世界八大高能加速器之一，今年是这一加速器成功对撞40周年。在过去的40年，北京正负电子对撞机对我国的高能物理研究作出了很大的贡献。新的环形正负电子对撞机概念设计报告发布，意味着相关加速器、探测器和土木工程基本设计已经完成，未来将关注对撞机的关键技术和原型机研发。

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