“人”是物理学中最大的谜团之一，介子能否揭示人的本质？

纵观宇宙，人类是物理学中最大的谜团之一。人类是由正常的粒子构成的，好比电子，然则每一个如许的粒子都有一个反物质伴侣，反物质伴侣实际上和它本身是一般的，然则带着相反的电荷。当物质和反物质接触时，它们会互相湮灭。物理学家认为，物质和反物质在大爆炸中发生的数量几乎相等。那么，为什么今天几乎只剩下物质了呢?最近，科学家的新研究使科学家们可以建造一种新型的加快器，这种加快器是基于一种叫做介子的粒子，它能够匡助我们找到谜底。 （原创文章久久自媒体）

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一个介子几乎和一个电子一般，，只是它比电子重207倍。更主要的是，它会在百万分之二秒内衰变为其他粒子。固然这个时间对我们来说很短，但对于一个不不乱的根基粒子来说是相当长的一段时间，这就注释了为什么介子组成了几乎所有达到地球外观的带电宇宙射线。

我们在最短距离内研究物质构造的能力很大水平上依靠于制造粒子束并将它们加快到高能量。然而，只有四种不乱的粒子能够用这种体式，电子和它的反粒子(正电子)，和质子和它的反粒子(反质子)。由这些粒子构成的粒子束已经使用了很多年，但这两对粒子束都出缺点。电子和它的伙伴非常轻，当我们试图加快它们时，它们会辐射出电磁能量，是以很难达到我们需要提高对宇宙懂得的那种能量。

与电子分歧，质子和反质子是由更根基的粒子构成的——夸克和胶子。在质子和反质子之间的碰撞中，恰是这些根基粒子发生碰撞，导致的能量碰撞比质子是真正的根基粒子时要低。

因为介子充沛重，所以辐射的能量要少得多，但它们是根基单元单子，而不是由更小的粒子构成的，所以它们所有的能量都能够用于研究。当科学家们用质子缔造出获得诺贝尔奖的希格斯粒子时，他们需要一台直径10公里的机械:大型强子对撞机。然而，一台介子机械只要周长200米就能够做到这一点。

介子的瑕玷是，与电子和质子分歧，它们不不乱，需要被制造出来，然后在它们悉数衰变之前敏捷加以行使。我们能够用一束窄的、高强度的质子束将其射入一个金属制成的靶中，好比钛，从而发生介子。这就发生了另一种根基粒子的束，称为介子。介子形成扇出的光束。若是最初的质子束看起来像一个激光指示器，那么介子束看起来更像一个火炬束，它的强度随距离敏捷下降。然后介子衰变发生介子，导致光束流传得更广，就像灯胆一般。

我们不克在大型强子对撞机如许的机械上加快如许的光束，所以我们需要缔造一种扩散更少的光束。这是一个挑战，因为我们只有百万分之二秒的时间来发生、加快和碰撞它。来自世界各地的物理学家和工程师构成的团队——被称为“介子电离冷却实验”(MICE)——如今已经证实了这是或者的。科学家使用了一种被称为冷却的方式来匡助压缩光束。这涉及到在-250°C的液态氢容器中传递介子，使粒子减速。然后我们让它们经由一个电磁空腔，使光束朝要求的偏向加快。

经由多次反复这一过程，就有或者缔造出一个扩散更少、核密度更大的光束。这种光束能够注入粒子加快器，发生高能的介子束。如许的中微子束既能够被碰撞，也能够持续流传，直到介子衰酿成强烈的中微子束——远远跨越今朝能够发生的任何中微子束。

事实上，由介子发生的中微子束是规划中的中微子工场的一部门，这将使我们可以回覆很多与宇宙发源和进化有关的问题，好比物质和反物质之间神秘的不屈衡。

中微子还能够匡助我们认识生命的根基元素，如氧、碳和硅，它们是在恒星中形成的，是若何在宇宙中流传的。这些较重的元素并不是在大爆炸中发生的，但却和我们所栖身的星球和我们四周的所有生命互相关注。我们知道，在恒星爆炸(超新星)中释放的中微子爆发是祸首祸首。

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我们也能够用在大型强子对撞机上对撞质子的方式来对撞两束介子。例如，因为介子比质子简洁，能够更正确地测定希格斯粒子的性质。介子的性质也使它成为材料物理学范畴的一个贵重对象。缔造更慎密聚焦光束的能力或者会改善今朝的测量方式，并拓荒新的诊断方式。我们的方式也能够用来匡助增加任何其他带电粒子束的强度。这是一个持续了十几年的历久项目，将来将发现更多关于介子的奥秘。并最终有望揭示人类的素质，甚至宇宙的素质。