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从无穷小到无穷大的发现

by Shea on 6月 29, 2008

Adrian Cho 文    X.-M. Deng、Shea 译

粒子物理学家们正逐渐进入天体物理学、天文学和宇宙学的领域;他们的技术和一锤定音的方式或许会帮助我们解决宇宙中最神秘的谜题。

  阿根廷西部的南美大草原蔓延数百千米,由灌木和草场所覆盖,它或许是喂养牛羊的最佳地方,或许是拍摄西部电影的理想宝地,又或许是在一个风清月明的夜晚,凝视满天繁星畅游于宇宙奥妙之中的令人遐想的美景之地。然而美国芝加哥大学的粒子物理学家詹姆斯·克罗宁(James Cronin)却选择了这块令人无法想象的土地来图解决天体物理学中一个长期悬而未决的问题。

  为了捕获来自深空的粒子,克罗宁和300名同事已经来到了安第斯山脉的脚下,而这些粒子携带了比地球粒子加速器大几百万倍的能量。如果像预计的那样,那么几年之后科学家们就将发现这些宇宙射线的源头。“目前还无法做到这一点,如果能做到的话那将会是一个巨大的突破,”克罗宁说。他因为发现了在物质和反物质之间的细微不对称性而分享了1980年的诺贝尔物理学奖,这项发现也就是众所周知的CP破缺。

  这个实验并不是小打小闹。科学家们在草场上铺设了1600个探测器,每两个探测器之间相距1.5千米。当宇宙线冲入大气时,这些探测器可以探测由此产生的雪崩粒子。当皮埃尔·奥热天文台(Pierre Auger Observatory)建成时,它将覆盖3000平方千米——芝加哥面积的5倍。忠实于其粒子物理学家所受的训练,克罗宁信奉一个简单的信条:“向规模要效益。”


[图片说明]:皮埃尔·奥热天文台占地3000平方千米,专门用来探测高能宇宙线。