什麼是『末日實驗 「大型粒子對撞器」』？？

樓上健身男兄其實已經解得好好，小弟係度補充少少野。

之所以會有強子加速器實驗既恐慌係因為一般人對黑洞太無知，佢地以為黑洞係一個純粹將所有野吸入去既無底洞，但係咁講只啱一半。因為無論幾大既黑洞既引力都係有一個有效範圍，係個範圍入面先至會比無限既引力吸去奇點(singularity)。個範圍既大小係以奇點至無限引力邊緣既距離為半徑劃一個圓，條半徑叫史瓦西半徑(Schwarzschild radius)。簡單咁講，只要係史瓦西半徑之外就唔會被吸去奇點，最多被佢既引力影響而改變運動方向。

以上講既野都有鐵一般既證據。今年邵逸夫天文學獎既兩位得主就係証明左我地既銀河系中心就有一個超大型黑洞而得獎。有幾“超大型”﹖個黑洞既質量係二十億個太陽既質量，平時既黑洞最多都係幾個太陽質量。呢個超大型黑洞既史瓦西半徑係7,800,000公里。我地銀河系直徑延綿達8萬光年既二千億粒星都係圍繞住佢轉左唔知幾多百億年，但所有星星生死有序，完全無全銀河系範圍既災難性事件發生，因為只要任何野無跌入超大黑洞既史瓦西半徑就無事。

咁呢樣野同強子加速器既實驗有咩關係﹖我唸聰明既朋友已經知道我想講乜，就算個實驗真係整左個黑洞仔出黎，由於個實驗只係粒子既範圍，所以就算整到都會小到連電子顯微鏡都睇唔到。要形成黑洞要極大既質量投入。有幾“極大”﹖如果整個地球都變成黑洞，咁個黑洞既史瓦西半徑只會有3厘米，你唸下強子加速器既粒子束既質量得幾少﹖就算有黑洞，佢個史瓦西半徑會小到咩地步﹖啲科學家話個黑洞仔有可能破壞個加速器已經係講得極度誇張！小弟建議所有擔心強子加速器實驗既人至少去wikipedia睇一、兩頁關於黑洞既資料先至歸納出自己既想法。

大型強子對撞器（Large Hadron Collider，簡稱：LHC）是一座位於瑞士日內瓦近郊歐洲核子研究組織CERN的粒子加速器與對撞機，作為國際高能物理學研究之用。 LHC已經建造完成，2008年9月10日開始試運轉，並且成功地維持了兩質子束在軌道中運行，成為世界上最大的粒子加速器設施。LHC預計將於2008年10月21日開始進行低能量對撞實驗。LHC是一個國際合作計劃，由全球85國中的多個大學與研究機構，超過八千位物理學家共同合力出資合作興建。



LHC包含了一個圓周為27公里的圓形隧道，因當地地形的緣故位於地下50至150公尺之間。[1] 這是先前大型電子正子加速器（LEP）所使用隧道的再利用。隧道本身直徑三公尺，位於同一平面上，並貫穿瑞士與法國邊境，主要的部份大半位於法國。雖然隧道本身位於地底下，尚有許多地面設施如冷卻壓縮機，通風設備，控制電機設備，還有冷凍槽等等建構於其上。

加速器通道中，主要是放置兩個質子束管。由於須維持前所未有高能量的粒子運行，加速管由超導磁鐵所包覆，以液態氦來冷卻。管中的質子是以相反的方向，環繞着整個環型加速器運行。除此之外，在四個實驗碰撞點附近，另有安裝其他的偏向磁鐵及聚焦磁鐵。

兩個對撞加速管中的質子，各具有的能量為 5 TeV（兆電子伏特），總撞擊能量達 10 TeV之譜。（原設計為 14 TeV）每個質子環繞整個儲存環的時間為 89 微秒 。因為同步加速器的特性，加速管中的粒子是以粒子團（bunch）的形式，而非連續的粒子流。整個儲存環將會有2800個粒子團，最短碰撞周期為 25 納秒 。在加速器開始運作的初期，將會以軌道中放入較少的粒子團的方式運作，碰撞周期為 75 納秒，再逐步提升到設計目標。

在粒子入射到主加速環之前，會先經過一系列加速設施，逐級提升能量。其中，由兩個直線加速器所構成的質子同步加速器（PS）將產生50 MeV的能量，接着質子同步推進器（PSB）提升能量到1.4GeV。而質子同步加速環可達到26 GeV的能量。低能量入射環（LEIR）為一離子儲存與冷卻的裝置。反物質減速器（AD）可以將3.57 GeV的反質子，減速到2 GeV。最後超級質子同步加速器（SPS）可提升質子的能量到450 GeV。

在LHC加速環的四個碰撞點，分別設有五個偵測器在碰撞點的地穴中。其中超環面儀器（ATLAS）與緊湊渺子線圈（CMS）是通用型的粒子偵測器。其他三個（LHC底夸克偵測器（LHCb）, 大型離子對撞器（ALICE）以及全截面彈性散射偵測器（TOTEM）則是較小型的特殊目標偵測器。

LHC也可以用來加速對撞 重離子，例如 鉛（Pb）離子可加速到1150 TeV。

由於LHC有着對工程技術上極端的挑戰，安全的確保是極其重要的。當LHC開始運作時，磁鐵中的總能量高達100億焦耳（GJ），而粒子束中的總能量也高達725百萬焦耳（MJ）。只需要10−7總粒子能量便可以使超導磁鐵脫離超導態，而丟棄全部的加速粒子可相當於一個小型的爆炸。

物理學家希望藉由加速器對撞機來幫助他們解答下列的問題：

標準模型中所流行的造成基本粒子質量的希格斯機制是真實的嗎？真是如此的話，希格斯粒子有多少種，質量又分別是多少呢？ [2]
當重子的質量被更精確的測量時，標準模型是否仍然成立？
粒子是否有相對應的「超對稱」（SUSY）粒子存在？
為何「物質」與「反物質」是不對稱的？
有更高維度的空間（卡魯扎-克萊因理論）存在嗎？我們可以見到這啟發弦論的現象嗎？
宇宙有 96% 的質量是目前天文學上無法觀測到的，這些到底是什麼？
為何引力比起其他三個基本作用力（電磁力，強作用力，弱作用力）差了這麼多個數量級？

簡單來講，就係一個環形的大型的粒子架速器。

呢個粒子架速器首先會射出一些粒子，呢 d 粒子會不停地在環型管道內加速，直到那些粒子以近乎光速的速度飛馳，然後又向相反方向再放出另一速粒子，於是兩組相反方式飛馳的粒子會相撞。

科學家就係希望觀察相撞時的情況，從而得知：
- 有沒有更細微的粒子；
- 進一步瞭解「强相互作用」(strong interaction)，「弱强相互作用」(weak interaction)，及電磁力 (Electromagnetic force)；
- 進一步瞭解物質 (matter) 與能量 (energy) 的關係。

為什麼被稱為 「末日實驗」？因為有部份人士擔心這個實驗「有可能」會製造出「微型黑洞」(micro black hole)，不過主流科學家 (包括霍金) 均認為可能性極微，就算真是有，也不會引起災難，因為這個實驗牽涉的粒子質量與動用的能量極小，無法與宇宙間形成真正黑洞的巨大質量/能量相提並論。

你亦可參考 tvb news 的簡介：
http://www.youtube.com/watch?v=aSvFlKJvdyQ

wikipedia 的題目：
http://en.wikipedia.org/wiki/Large_Hadron_Collider