格格党

手机浏览器扫描二维码访问

7 无穷小中的（第5页）

渺子的平均寿命可以拉长这一点，催生了最近的渺子加速器计划。

这种机器的优势非常大。

渺子的撞击非常“干净”

，因为它和电子一样是点粒子，但它又可以达到非常高的能级，可被加速到几十TeV而没有显著辐射，就和质子一样。

另一个不可忽略的优点是其加速环轨可以比未来环形对撞机（FutureCircularCollider，缩写为FCC）等巨型设备小得多，一个渺子加速器可以被安置在更小的隧道中，从而节省很多磁力和基建成本。

为了使渺子的寿命足够长，以便注入加速器中使其循环、碰撞，需要设计一个预加速阶段，来让渺子的能级达到几十GeV，这就足以将其平均寿命延长几百倍。

建造这种“梦想加速器”

的主要难题是如何产生大量适合放进对撞机加速的渺子。

现在至少有好几项研究正在寻找合适的技术方案，如果能够取得成功，很快就会在加速器领域开辟一条新路径，届时，渺子加速器将和传统的电子加速器、质子加速器并肩而立。

夸克的美丽、璀璨和羞怯

我们给b和c两种重夸克取了非常直观的名字：b（beauty），美夸克；c（charm），粲夸克。

它们也是不稳定的，和渺子一样会通过弱相互作用衰变，但它们的平均寿命比渺子要短得多，一般在10-12秒到10-13秒之间。

这个时间短到连最精细的时钟都很难度量出来。

这一次，又是时间的相对论性拉伸拯救了我们。

这两种夸克比较重，粲夸克的质量大约相当于1.3GeV，美夸克的质量则可达4GeV以上，它们各自都比质子还重。

它们和其他夸克组合成的物质状态更重，也更不稳定。

由于它们的质量很大，将它们加速到接近光速很不容易，不像电子和渺子那样很快能做到。

不过，用现代粒子加速器将粲夸克和美夸克的质量增加到几十GeV还是不难实现的。

为了测量粲夸克和美夸克的平均寿命这样短的时间，我们要从时间转向空间，也就是说，我们要测量粒子在衰变为次生粒子之前以光速走过了多少距离。

夸克诞生时“赤身**”

，但是我们无法看到它的这种状态，“强相互作用禁闭”

使我们无法将它们作为单个夸克来研究。

由于夸克带色荷，所以会参与强相互作用，而强力让它们立刻结合，仿佛光着身子很害羞，生怕别人瞥见自己最隐秘的样子一样。

它们从高能碰撞中诞生后立刻就会聚合，变得更规整、更复杂，但只要新粒子衰变了，它们的存在也就显露无遗了。

如果发现了只属于粲夸克和美夸克的平均寿命，那也就有无可辩驳的证据证明在表面之下隐藏着这两种夸克。

真正的挑战在于找到“次级顶点”

。

我们能以不错的精度知道粒子流相撞点，而且撞击（比如LHC中两质子相撞）产生新粒子的点——“初级顶点”

也可以通过撞击区域电痕迹的交叉来确定。

同样，我们可以通过衰变区电痕迹的交汇来确定“次级顶点”

，也就是美夸克衰变并放出一场“烟花”

的那个点，这样便可通过次级顶点与初级顶点的距离，间接测得美夸克的平均寿命。