第八七五章 加速

直線加速器,區別於人類以往大規模建造、使用的迴旋加速器,是一種更早出現、發展卻相對緩慢的粒子加速器。

利用電磁場加速帶電粒子,一種最直觀、容易想到的方案,就是將粒子路徑設置爲直線,像槍炮那樣用電磁場推動粒子、在末端達到最大速度,這一方案最早出現於西曆1381年,但很快被迴旋加速器後來居上。

到舊時代末年,人類的最大粒子加速裝置,無一例外都是迴旋構型。

受限於蓋亞表面的地質條件,直線加速器的設計、建造,一干無法迴避的難題就是選址,以及因此導致的能級限制。

衆所周知,質量超過一定限度的天體,必然是球形的。

作爲球狀行星,很顯然,蓋亞表面並不存在任何天然的超長直線基址。

對人類而言,建設長度爲幾公里的直線建築結構,在設計、成本與施工等方面還可接受,但在此基礎上再提升一、兩個數量級,代價就會大到難以接受,不僅成本飆升,一旦涉及到架空、或者穿透地殼,事實上就超出工程能力的限制。

簡單計算可知,若要在蓋亞表面建造一長度100公里的直線加速器,路徑兩端位於地表,則整條路徑的最低點將位於地下兩百米。

這意味着,要建設這樣一座加速器,就需要在地下鑽出至少幾十公里的隧道。

百公里長的直線加速器,代價,還能接受,但性能也很一般。

與迴旋加速器不同,直線加速器的加速過程是“一錘子買賣”,要想達到更高的能級,除提升場強外,唯一的辦法就是加大長度。

一直到今天,人類仍未在蓋亞表面,建造長度超過十七公里的直線加速器,

而且在可預見的未來,也不會再有。

設若要在蓋亞表面,建造超級直線加速器,譬如長度上千公里的一座基礎研究設施,那麼,路徑最低點就會到地下19.87公里.

在很多地方,接近二十公里的深度,還不會打穿地殼,但對照人類歷史上鑽探最深的“科拉超深井”之深度記錄——12,262~12,263米,這還只是大一個直徑幾十公分的洞,就應該會明白,要在蓋亞表面的1,000公里直線加速器,

根本一點都不現實。

當然,即便沒有可行性,人類總歸還是求助於“迴旋加速器”。

與一錘子買賣的直線加速器不同,迴旋加速器,藉助電磁約束與同步交變等技術,可以很好的將不同速度之高能粒子束,禁錮在半徑不變的環形路徑上。

這樣一來,對整體尺寸有限、周長與直徑都沒有很誇張的迴旋加速器而言,

就有了將粒子束多次加速的機會。

通俗地講,如果說“直線加速器”,是體育場的一百米直線跑道、一次跑完比賽結束,那麼“迴旋加速器”,就是場內的四百米環形跑道,只要規則允許,進行馬拉松比賽也完全可以,無非是增加圈數。

不過,由於粒子在高速(接近光速)狀態下,會因相對論效應而產生一些質量、性質的變化,這給有效約束帶來了極大的困難。

結果則是,迴旋加速器的體積優勢,與能級受限間的矛盾。

從粒子加速器的概念一提出,早期的科學家,就想出了迴旋加速的創意,多少年來也一直在這方面努力,但在舊時代末年,科學界普遍認爲,要想達到更高的加速能級、探索物質更深層的奧秘,

就只能將希望寄託在新一代直線加速器上。

舊時代的風雲變幻、波瀾起伏,人類世界的滄桑鉅變,讓這一切都成爲歷史。

今天,劫後重生的淨土文明,則啓動了人類歷史上最雄心勃勃的“新一代深空粒子加速器”計劃,計劃在未來五十~一百年的時間裡,

建造長度達十萬公里、能級達到1,000,000,000,000,000,000電子伏的超級加速器。

粒子能量達到百億億電子伏,這一目標,已“相當接近”人類有史以來偵測到的最高能粒子——一個想必來自宇宙深處的質子,其能量高達3*10EXP20eV。

即便還沒有達到,但,比起舊時代末年的最強設施:“尤洛浦大型強子加速器”的7,000,000,000,000電子伏,也已經提升了五個數量級,從而有望獲得新的實驗結果,繼而推動高能物理的發展。

十萬公里長的設備,加速電子、質子等基本粒子,

這力量究竟會有多大呢。

換一種說法,這臺預計百年後才能完全竣工的龐大工程,可以向一個質量僅爲1.67*10EXP-27kg的質子,貫注0.16焦耳的能量。

0.16焦耳,顯然,還是一個挺微不足道的概念,然而即便是這樣的能量,足以將一瓶五百五十毫升的礦泉水擡高三釐米——一個質子這樣渺小的微觀粒子,具有的動能,足以將礦泉水擡起三釐米,

這是極其恐怖的概念。

十萬公里的“新一代深空例子加速器”,很顯然,蓋亞表面是無從承載,

而必須建造在太空中。

在蓋亞之外的廣袤空間,建造加速器,這是科學界多少年來的一個夢想,畢竟與蓋亞表面相比,太空一沒有大氣、無須抽真空,二沒有地殼、無須搞土建,

簡直就是任意馳騁、無拘無束。

不過,受舊時代人類之生產力水平的限制,這一宏偉設想,到今天才有望變爲現實。

事關例子加速器,看起來,這似乎應該是物理學家關注、解析的領域,但既然這座龐然大物將部署在太空,自然就與航天機構大有關聯。

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