如果你的目标是发现一些全新的东西|欧洲核子研究中心的大型强子对撞机不能让粒子跑得更快的三个原因如果你的目标是发现一些全新

如果你的目标是发现一些全新的东西，你必须以一种以前没有人看过的方式来看待。这可能意味着要以更高的精度探测宇宙，测量中的每个小数点都很重要。它可以通过收集越来越多的统计数据而发生，从而揭示极其罕见、不可能发生的事件。或者，一项新的发现可能正在等待我们，将我们的能力前沿推向不断增加的极端：低温实验的低温、天文研究的更远距离和更暗的物体，或高能物理实验的更大能量。

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正是通过推动这最后的前沿——能量前沿——物理学史上许多最伟大的发现得以实现。 20世纪70年代，布鲁克海文、SLAC和费米实验室的加速器发现了粲夸克和底夸克。在20世纪90年代，费米实验室的万亿电子伏特加速器（Tevatron）对原始主环进行了巨大的能量升级，发现了顶夸克：标准模型中的最后一个夸克。在21世纪00年代和21世纪10年代，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（本身是对万亿电子伏特加速器的巨大升级）发现了希格斯玻色子：标准模型的最后剩余粒子。
然而，尽管我们的探索梦想是将宇宙的边界推得更远，但可能需要一台新机器。以下是大型强子对撞机无法使粒子运动得更快的三个原因。

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首先，让我们看看粒子加速器的基本物理原理，然后将其应用于大型强子对撞机的工作。如果你想让带电粒子跑得更快——达到更高的速度——你这样做的方法是在它移动的方向上施加一个电场，它会加速。但是，除非您要制造直线加速器，否则您会受到电场强度和设备长度的限制，否则您需要将这些粒子弯曲成一个圆圈。使用圆形加速器，您可以一遍又一遍地循环这些相同的粒子，每次通过时将它们“踢”到越来越高的能量。
然而，为了做到这一点——弯曲一个移动的带电粒子——你需要一个磁场。永磁体根本行不通，原因有两个：
1、它们具有固定的强度，无法根据需要进行调整，这对于具有固定大小且粒子在移动时加速的圆来说是不利的，
2、它们相对较弱，最大场强在1到2特斯拉之间。
为了克服这些障碍，我们改为使用电磁体，只需通过它们泵送更大量的电流，就可以“调整”到您想要的任何场强。

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在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机——世界上有史以来建造的最强大的粒子加速器——质子以顺时针和逆时针方向循环，最终它们将被迫碰撞。加速器的工作方式如下。在一系列阶段，加速器：
电离正常物质，从原子核中剥离电子，直到只剩下裸露的质子，
然后它将这些质子加速到一定的能量，因为施加的电压（和电场）会导致这些质子加速，
然后它使用电场和磁场的组合来校准这些粒子，
在那里它们被注入一个更大的圆形加速器，
磁场将那些移动的粒子弯曲成一个圆圈，
当电场在每次通过时将这些粒子踢到略高的能量，
随着磁场强度的增加以保持这些粒子在同一个圆圈中移动，
然后这些粒子像以前一样被准直并注入一个更大、更高能量的圆形加速器，
电场将它们“踢”到更高的能量，磁场“弯曲”它们以保持圆形，
在顺时针和逆时针方向达到某个最大能量，
当达到这种能量时，这些粒子就会在特定位置被“挤压” ，因此它们会在被最先进的探测器包围的地方碰撞在一起。