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宇宙是由什么构成的?以色列科学家执掌欧洲核子研究中心

2021-10-09 14:25     来源:耶路撒冷邮报     LHC欧洲核子研究中心
宇宙是由什么构成的,它是如何开始的?

在过去的几十年里,耶路撒冷希伯来大学的拉比诺维奇教授一直在寻找此类问题的答案。

上个月,他成为第一位当选为欧洲核子研究中心(CERN)理事会负责人的以色列教授--这一角色将他和以色列国与全世界数百名领先的物理学家联系在一起,他们共同进行科学实验和对这类课题的研究。

"拉比诺维奇在本周接受《耶路撒冷邮报》的采访时说:"我在物理学领域,我们的目标是找到物质的基本构成,以及支配它的规律是什么。"这是一个好奇心驱动的领域....。我们这样个群体总是觉得有人欠人类一些简单而精确的解释,可以在一张幻灯片中输入什么是支配基本力量的规律。"


(图片来源:Maximilien Brice/CERN)

欧洲核子研究中心(CERN)位于瑞士与法国交界处的日内瓦,是这种好奇的科学家的全球总部。

一方面,该组织处于量子理论研究的前沿--现代物理学的理论基础,解释了原子和亚原子层面上物质和能量的性质和行为。

拉比诺维奇解释说,如果你想去太空,但你没有钱来支付这样的任务,那么你要么与肯尼迪航天中心或拜科努尔合作,拜科努尔是所有俄罗斯载人航天任务的发射基地。如果你想达到尽可能高的能量,那么这个门户就是欧洲核子研究中心。

"他说:"欧洲核子研究中心是一个来自地球各地的人聚集在一起,研究在可能的最高能量下碰撞的结果的地方。

但该中心也有 "人文 "的一面,它是由12个成员国在第二次世界大战后于1954年成立的,当时许多科学家都在从事于 "杀戮或设计方法来杀死对方或平民和士兵,"拉比诺维奇说。

"来自世界各地的人们无法就什么是最好的乐队达成一致,他们无法就什么是最好的足球队达成一致,尽管如此,他们还是成功地共同建造了一台需要难以置信的兼容性的设备,"他继续说,指的是欧洲核子研究中心开发的大型强子对撞机(LHC)。"在美国的密歇根州有一个,在以色列有一个,在意大利有一个,而且都能配合在一起。在其他方面他们都不能达成一致,但在这里他们可以达成一致。"


欧洲核子研究中心/大型强子对撞机隧道(来源:2005年欧洲核子研究中心,照片:Maximilien Brice通过Flickr)。

拉比诺维奇在过去10年中一直是该组织的以色列代表,直到2020年底。以色列以前在2014年才成为欧洲核子研究中心的成员国。

科学合作在拉比诺维奇的职业生涯中普遍发挥了很大作用。他是建立SESAME项目的领导者之一,该项目将来自以色列、巴勒斯坦权力机构、土耳其、塞浦路斯、埃及和约旦、伊朗和巴基斯坦的顶级科学家聚集在一起,在约旦建立一个同步辐射设施。

SESAME是中东地区实验科学和应用同步辐射的缩写。

"在中东,我们有足够的碰撞,所以它不是像LHC那样的对撞机"。"它被称为光源,因为整个中东地区需要一些亮光来照耀它。"

他解释说,在被安置在约旦的机器中,电子转来转去,它们产生的辐射就像显微镜或 "非常涉及X射线"。

"我们都在一起工作,建造这台机器,"他说。"我认为,让你的读者知道在我们的地区有这样一件事,人们一起工作是很重要的。"

CERN理事会由23个成员国的代表组成,以色列是其中之一。理事会的作用是确定欧洲核子研究中心应根据的政策。

该中心以前负责寻找希格斯玻色子,即与希格斯场有关的基本粒子,它赋予其他基本粒子(如电子)质量。它还负责达到约14万亿电子伏特的能量。到2012年,希格斯粒子被发现。截至目前,14万亿电子伏特中的13个已经被达到。

"希格斯粒子被发现了。现在,理事会必须恢复其作为政策制定者的角色,"拉比诺维奇说。"每个人都同意,他们希望欧洲核子研究中心仍然是做实验、高能物理学的最佳方式,接待来自世界各地的最好的科学家,并提供最好的技术。但如何达到这个目的的路线还没有决定。"

拉比诺维奇将希格斯粒子的发现描述为一个 "奇妙的、令人难以置信的技术壮举"。

他说:"人们已经知道,应该有一个像希格斯粒子这样的粒子。困难的是建造一台能够找到它的机器和探测器"。

他把这比作在内盖夫找到一粒沙子,在沙尘暴期间的所有沙粒中看起来像一颗大卫之星。

希格斯粒子后来被称为 "上帝粒子",据说是因为诺贝尔奖获得者莱昂-莱德曼把它称为 "这个该死的粒子",因为它是如此难以探测。


大型强子对撞机 (Credit: Flickr)

大型强子对撞机也是欧洲核子研究中心的一个最重要的项目。L代表大型,因为该机器的周长为27公里。C是指对撞机。

"当一个婴儿想了解她的玩具如何工作时,她会怎么做?她拆开它,"拉比诺维奇说。"如果她想看到越来越小的部分,她需要用更多的能量拆开它。因此,我们感兴趣的是看看物质是由什么构成的。我们需要把小块的物质,在最高能量下相互碰撞,以制造并观察出什么。"

H是指强子,包含夸克并经历强核力的粒子。

2008年,一名夏威夷人对欧洲核子研究中心提起诉讼,要求停止大型强子对撞机的首次运行,因为他担心该中心会产生一个可能吞噬地球的黑洞。但拉比诺维奇说,这从来不是计划。

他说:"在科学上,你永远不会说零,"但欧洲核子研究中心创造一个致命的黑洞的可能性 "比你过马路时发生事故的概率小得多。"

在不关注欧洲核子研究中心的时候,拉比诺维奇自己的工作主要是研究重力的各种特性。

"我们,作为人类,非常幸运的是,我们生活在一个重力较弱的环境中,因为否则我们会被撕成碎片,"拉比诺维奇说。"但是在宇宙的开端或黑洞周围等等,引力很强。当引力很强时,会发生什么?有哪些可能性?这就是我所从事的研究。"

他说他是一个 "理论物理学家",但随着他接受这个新的挑战,他的工作可能会对理解我们生活的世界产生真正的影响。

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