强子对撞机西门子,强子对撞机里的粒子接近光速,那么质量会不会变得接近无穷大? <#21---->


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质量无穷大的物质,运行到接近光速是否很可怕?

离接近无穷大还远得很呢。

目前能量最高的强子对撞机是欧洲的LHC,可以把质子加速到光速的99.9999991%,根据爱因斯坦的狭义相对论,我们可以很容易地算出它的相对论质量:

大约是质子绝对质量的745倍。745个质子能有多重?和无穷大连边都挨不上!

不过人类曾经记录到的最快速度是一颗名叫“额滴个神啊”粒子,不知道来自何方,1991年10月,它带着巨大能量划过美国犹他州盐湖城西的沙漠,在夜空中留下了一道闪亮的光芒,美国的蝇眼宇宙射线探测器记录下了这一非同寻常的事件,观测器上它的亮度比月亮还亮。“额滴个神啊”粒子的能量是3×10^20电子伏特,速度达光速的99.99999999999999999999951%,是LHC全力加速后质子能量的4千万倍以上。那么这颗质子的相对论质量是多大呢?

很遗憾,我用科学计算器也算不出来了,根据网上查到的资料,它相当于一个质子就携带了一个时速达120公里的棒球的动能。如果让它和光一起穿过银河系,仅会落后5毫米;如果一颗小小的陨石以这个速度撞击地球,地球会马上气化成一团等离子体。但即使如此,它的质量也离接近无穷大还差得多得多得多!

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强子对撞机里的粒子接近光速,那么质量会不会变得接近无穷大?

这个问题题与描述并没有什么错误,但答案并不能达到无穷大,不是因为狭义相对论不适用,而是因为粒子质量是在太小,虽然非常接近光速,但依然可以计算其最终获得的质量倍数,因此并不能达到无穷大,这里最大的原因还是LHC的加速器的对粒子加速的最大功率仍然有限!

LHC那27KM长度加速器也只能将质子加速到99.999999%C,如果在宏观状态这个速度确实非常非常了不起,但在微观状态,仍然有科学家觉得速度不够,尽管有很多人担心撞击将产生黑洞,会将地球吞噬.....但事实上并没有发生!那么质子到底是否会因为如此高速增加多少倍质量呢?我们可以计算下:

γ=1/√ 1-V^2/C^2=1/√1-0.99999999^2/1^2≈7071.0678295431448399633927435221倍

质子质量是多少呢?m=1.672621637×10^-27千克,那么质增效应后:

1.672621637×7071.0678295431448399633927435221×10^-27≈11827.22×10^-27≈1.182722×10^-23Kg

这个质量仍然小的可怜,但对于LHC来说已经是极限了,未来如果想再增加这个速度的话只能对LHC大幅升级了,或者让天朝建一个更大,目测在这种基础建设上也只有天朝能干出更大的路!

大型强子对撞机内的宇宙大爆炸实验图