说到爱因斯坦，他是很多人心目中非常伟大的科学家。 他在物理学上的成就完全优于很多人，而目前，很多科学家仍然用爱因斯坦留下来。 这些知识在探索宇宙时使用起来，完全就像一本行走的教科书。
然而，爱因斯坦在生前研究宇宙的时候，也发现了一些他难以解释的奥秘，那就是非常著名的引力扭曲现象。 这种现象写在他的书里，也一直记在他的脑海里。 他记在心里，因为他觉得宇宙深不可测。
这种引力扭曲的现象是因为宇宙中不同的天体具有不同的引力，这与天体之间的质量和距离密不可分。 一旦引力在宇宙中被拉伸超级人类科技，那么宇宙就会被分解成更多的拉伸，拉伸后的维度差异就会很明显。
因为宇宙中有大量的恒星，而这些物质之间的引力开始随着宇宙中空间和时间的分布而变化。 换句话说，不同的天体具有不同的维度伸展。 这些显然这就是它在宇宙中的存在方式。
目前，科学家们已经开始在飞机的制作中对这种科学思维进行了大量的研究，因为为了提高飞机的速度，必须要基于重力扭曲的表现，让飞机飞行过程中可以飞行。 空间和时间都有变化，就像多面体一样。 选择其主体对角线上最远的两个点。 在这种情况下，您需要绕过许多面孔。 如果能把这种多面体改成平面结构就大大减少了行走距离，这就是重力畸变在飞行器上的应用。
粒子物理的“标准模型”CERN
国际直线对撞机示意图。中国科学院高能研究所提供
安装在北京正负电子对撞机上的北京谱仪Ⅲ。中国科学院高能研究所提供
在科幻小说《三体》改编的同名电视剧中，对撞机可以说是最重要的道具——正是因为《三体人》使用了他们的高科技产品“智子”影响地球上的碰撞。 机器的实验使得物理实验的结果变得不规则，导致一些科学家的信念崩溃，走上了自杀之路。 那么，作为真正的科研设备，对撞机到底是什么？ 它对人类有什么影响？
1、对撞机为何诞生？
研究微观世界的大型科学装置
19世纪末之前，人类对世界规律的认识几乎只集中在宏观物体和现象上。 19世纪末，从伦琴发现X射线、汤姆逊发现电子、卢瑟福发现α射线和β射线开始，物理学家开始关注微观世界的物理现象。 尤其是20年代量子力学建立后，物理学家逐渐认识到，在微观尺度上，存在着一个与宏观世界截然不同的世界。 它的规模是如此之小，所以科学家们不得不使用一些特殊的实验仪器来观察这种现象。
早期对微观世界的研究通常涉及对天然放射性物质或宇宙射线的观察。 当时的科学家会将微观现象放大到宏观可见尺度，然后进行观察——科学家会使用可以暴露在某些射线下的照相胶片，或者使入射粒子在过饱和蒸汽中形成一系列射线。 电离原子作为凝聚核，然后在粒子轨迹上形成一系列雾“云室”，以观察微观粒子引起的现象，并通过分析这些粒子留下的轨迹的结构和形状来推断粒子的性质。微观颗粒。 。
1930年代左右，出现了更强大的粒子物理研究工具——劳伦斯发明了回旋加速器。 其基本结构是两个半圆形D形盒以及D形盒之间的交变电场。 可以偏转带电粒子的磁场被施加到两个半圆形D形盒子上。 加速器中心放置有一个粒子源。 它发射的带电粒子可以被电场加速。 当它们进入半圆形D形盒的磁场时，被磁场向相反方向偏转，再次进入D形盒。 它们之间存在交流电场。 如果时间调整得当，此时交流电场的方向可以反转，带电粒子将再次被加速。 通过多次重复这个过程，带电粒子就会被加速到更高的能量，并且它们的能量和方向是可以控制的，这可以大大提高研究微观粒子的能力。
回旋加速器使人类能够可控地获得更高能量的微观带电粒子，从而更准确地研究这些粒子的特性。 但由于相对论效应，高能粒子的回旋周期会随着能量的增加而改变。 因此科学家们还调整了回旋粒子加速器的均匀磁场和电场变化频率，以最大限度地提高带电粒子的能量增益。 这种具有可控电场和磁场的粒子加速器称为同步加速器。 同时改变电场和磁场还可以防止带电粒子在加速时必须经历连续变化的半径，因此同步加速器可以制成环形。
由于量子效应的存在，如果想要研究更细粒子的结构，就必须获得更高的能量。 加速器让粒子物理学家获得了前所未有的可控高能，因此粒子物理的主要研究方法就变成了高能粒子加速器的使用。 因此，粒子物理学现在也称为高能物理学。
早期的加速器主要用于加速带电粒子并轰击原子目标，然后对轰击产物进行统计分析。 随着粒子物理实验的进步，粒子物理理论也得到了蓬勃发展。 一些更高能量的粒子已经被预测出来，为了产生这些粒子，需要建造更高能量的实验设备。 而且，利用加速粒子束轰击固定目标的实验形式，会将大部分能量浪费在轰击产物的动能上。 因此超级人类科技，实验物理学家开发了一种可以大大节省能量的方法，那就是对两束相反方向运动的粒子束进行加速，以极其精细的操作控制粒子的位置，让它们在很小的空间内碰撞。 利用这种方法，可以使粒子的动能最大化，这就是目前粒子物理研究中最重要的研究设备：对撞机。
2.碰撞器有什么用？
科学发现的助推器和高科技应用的试验场
对撞机作为粒子物理最重要的研究设施，可以直接决定粒子物理大部分研究方向的发展水平。 粒子物理的研究将直接面对物质最基本的组成部分和物质之间最基本的相互作用，进而探索质量起源、宇宙演化、暗物质等最深刻、最神秘的课题。 。 探索物质最基本的组成和相互作用，不仅可以满足人类的好奇心，还可以为未来几十年甚至数百年的应用积累知识。
在一个科学技术健康发展的社会，基础科学研究的水平应该超越当今时代。 只有这样，才能在科学理论指导下开发出能够影响人类生活的技术。 如果基础科学研究停滞不前，那么一段时间后，技术发展就会因为缺乏科学依据而难以取得进展。 正是因为这样的逻辑，《三体》小说和电视剧中都有“三体人”利用干扰对撞机实验来“锁定”人类科技的情节。
然而，对撞机不仅对粒子物理研究至关重要。 作为世界上最大、最先进的基础研究设施之一，对撞机往往是最新、最大胆技术的试验场。 例如，超导磁体的首次大规模使用是在美国芝加哥郊外费米实验室建造的对撞机上。
又比如，万维网的诞生也与对撞机密切相关。
尽管互联网诞生于20世纪60年代和1970年代，但早期的互联网并没有网站。 因此，使用互联网是一项技术性和专业性很强的工作。 20 世纪 80 年代末，在欧洲核子研究中心大型正负电子对撞机正式启动前夕，欧洲核子研究中心的数据科学家蒂姆·伯纳斯·李希望提高粒子物理学家的效率。 为了有效地共享信息，设计了超文本传输协议（HTTP）。 很快，欧洲核子研究中心的科学家们就按照这个协议建立了人类历史上第一个万维网（WWW）服务器。 从此，用户可以登录服务器上的网站，浏览网页获取信息。 万维网的出现彻底改变了人类交换信息的方式，使“上网”从一项技术性很强、专业性很强的任务变成了人人都可以完成的轻松任务。
可见，对撞机这种由数千个不同部件组成、凝聚了数千名科学家和工程师智慧建造的设施的发展，也可以带动许多不同应用领域的发展。
3. 未来的对撞机会是什么样子？
实现“希格斯工厂”对撞机
与中国许多现代学科一样，中国的粒子物理实验历史较短，道路曲折，但中国的高能物理学科发展迅速。
早在20世纪50年代，中国物理学家就在苏联科学家的帮助下设想在中国建造自己的粒子加速器。 然而，直到改革开放初期，我国粒子加速器的最终建设方案才得以成型。
1981年12月22日，邓小平亲自听取了中国科学院关于修建22亿电子伏正负电子对撞机提案的报告会，并在会上指示：“这个工程不能在这个时候中断”。 “他们提出的方案比较实际可行，我毫不犹豫地同意批准。” 1984年10月7日，北京正负电子对撞机正式破土动工。 1988年10月18日，北京正负电子对撞机成功实现首次对撞。 至此，北京正负电子对撞机开始了三十多年的科研生涯。 在北京正负电子对撞机上运行的北京谱仪实验也成为我国主导的第一个国际合作科学实验。
如今，经过多次重大升级，北京正负电子对撞机仍在运行，已成为世界上tau-charm区域物理领域最重要的研究设施。 也让中国在粒子物理研究的世界舞台上占据了一席之地，也启发了很多科幻作品——电视剧《三体》中关于对撞机的部分就在北京正负电子加速器隧道里内部对撞机射击。
那么，未来碰撞机会将如何发展？ 中国有哪些机遇？
事实上，对撞机物理学一直在稳步发展。 2012年，在欧洲的大型强子对撞机上，科学家发现了一种可以为其他基本粒子提供质量的粒子。 这种粒子因其与质量的特殊关系而被称为“希格斯粒子”。 关系，它也常被媒体称为“上帝粒子”。 希格斯粒子不仅与物质质量的起源有关，还与早期宇宙演化过程以及等待探索的暗物质领域有关。 因此，未来对希格斯粒子的精准研究是国际粒子物理界的共识。
在发现这种粒子的同时，科学家们还测量了它的质量，并提出了产生这种粒子的最有效方法，即以特定能量碰撞电子和正电子。 产生大量希格斯粒子的对撞机被称为“希格斯工厂”。
有了这些信息，世界粒子物理研究的主要强国都提出了自己未来的“希格斯工厂”计划。 其中，2012年下半年，中国科学家率先提出在中国建设圆形正负电子对撞机的计划，欧洲科学家紧随其后，提出了欧洲版本的圆形正负电子对撞机计划。 日本粒子物理学家对原有的直线对撞机运行计划的能量进行了调整，使得日本的对撞机计划也能产生大量的希格斯粒子。
近年来，在欧洲、美国、日本等国家和地区制定的粒子物理发展规划中，希格斯粒子的研究无一例外地处于核心地位。 欧洲粒子物理发展战略认为“希格斯工厂”是未来发展的重中之重； 美国粒子物理战略讨论报告指出，美国将参与最早有望实现“希格斯工厂”对撞机的项目。 中国物理学会高能物理分会2016年决议也明确提出，我国提出的圆形正负电子对撞机是我国未来高能加速器物理发展的首选项目。
与世界上其他几个“希格斯工厂”计划相比，中国计划在时间安排、粒子产出效率、成本等方面都具有一定优势。 因此，它也被国际粒子物理界广泛认为是未来的旗舰项目。 主要选择之一。 由于下一代对撞机的强大能力，国际上普遍认为，率先实现的“希格斯工厂”对撞机将成为未来国际粒子物理研究的核心。
应该说，如果中国能够抓住机遇，建成“希格斯工厂”对撞机，那么中国下一代粒子物理学家将真正有机会站在国际粒子物理研究舞台的中心。
