什么是电子对撞机？它有什么用呢？

什么是电子对撞机？它有什么用呢？伙伴们在看到这样的新闻时，是否有着与我类似的疑惑？这里，我们一起说说这个设备是用来做什么的！

电子对撞机长什么样？

欧洲核子研究中心，位于瑞士的日内瓦，处于法国和瑞士的边境上。

图1 日内瓦的位置

欧洲核子研究中心是世界上最大的高能物粒子物理实验室，它的历史悠久，是当前习以为常的网络浏览器、网站服务器的诞生地。它不是一个核子研究中心吗？怎么还是互联网的先驱。实际上，任何新技术的诞生都是源于一些潜在的需求，互网联技术也是如此。它拥有当今世界上最强的电子对撞机，如下所示。

图2 欧洲核子研究中心的电子对撞机

大家看到只是一个局部照片，因为它太大了！它是世界上最大粒子加速设备，有多大呢？足足26多公里长，建在地下100米深的环形隧道中，隧道全长26.659公里。它有多强悍呢？它可以让一个粒子，以接近光速的速度在环形隧道里”跑圈“，1秒钟可以跑11245圈。

电子对撞机的用途

电子对撞机，顾名思义，就是让电子对撞，也就是让两个粒子以极高的速度互相撞击，其目的是让他们撞碎。说白了，就是想看看两个粒子里还有什么东西。

图3 粒子撞击的想像图

众所周知，我们每个伙伴们在课堂上都学过”物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子是由原子核和电子组成的“，那么”原子核是由什么组成的呢？“。原子核是由中子和质子组成的，再那么”中子是由什么组成的？质子是由什么组成的呢？“。 无法深入下去了吧？因为我们现在只认识了这么多！再接去的事情，就是我们科学们正在努力做的事情。

万物归一

在这里，我们需要有一个认识，那就是”万物归一“。每种物质都是由分子组成的，包含我们自己的肉身。实际上，每种物质是由一种或多种分子组成的，比如我们自己就是由好多种碳水化合物分子组成的。而每个分子又是由一种或多种原子组成。

世界上有多少种原子呢？一共有118种原子，每种原子有一个名称，称为元素。所以，我们的化学家门捷列夫绘制了化学元素周期表。无论那种原子，其结构都是类似的。

每种原子的区别在于其原子核的大小和外围电子的多少。

而组成不同原子的电子、中子和质子，都是相同的。万物归一，所有物质都是由电子、质子和中子组成的。

电子对撞机，就是想看看、弄清楚”质子、中子和电子“还是由什么组成的。科学们的基本想法，很简单，就是将这些小粒子打碎。

电子对撞机的建设难度

作科学研究，其实很容易，想法都是很好的，几乎我们每位伙伴都可想出来，但其难度在实施的过程和条件。对于建设一个电子对撞机来说，相对于我们在实施一台手术，我们必须有一种工具和手段，控制一个微小的”看不见，摸不着“的粒子，给它加速到光速，再让他们对撞？ 这些都是技术难点。

实际中，人们可无法控制一个粒子，可能是用大量的粒子，给他们加速，再撞击。在这个过程中的观测设备，必须跟着上。很显然，电子对撞机不是一个设备，而是一个系统的工程，其建设难度比建设好几个”天眼“的难度还要大。

主要就是因为投资巨大，上千亿元量级的投资再加上高昂的运营成本在中国的基础研究领域都是空前的。比如北京正负电子对撞机用了8.8亿。位于贵州的500米口径球面射电望远镜，我们的天眼造价才6.67亿，江门中微子实验室预计投资20亿左右。可见它的烧钱能力确实惊人。

这也是杨振宁院士不建议我们国家建设电子对撞机的原因吧。