今天我们说速度，在我们糊口的宿世界中有一个速度极限，那就是真空中光传布的速度，当人类在上宿世纪知道了这个根基道理之后，就一向试图想接近，甚至想跨越这个极限速度。
我们知道真空中的光速为每秒2亿9千9百7十9万2千4百5十8米，也就是我们常说的C，这是宇宙中所有无质量粒子生成所具有的速度，除了光子以外，还有8个胶子，它们是传递强力的感化粒子，当然还有引力子，它们生下来都在以光速活动。
不外可惜的是，组成宿世界万物的粒子并不是上面的这些玻色子，而是有质量的费米子，只要有质量，狭义相对论就限制它不克不及达到光速，更不克不及跨越光速，原因也很简单，因为物理学不许可粉碎实际的因果性，所以我们必需对峙光速极限这个根基道理。
话虽这么说，可是我们仍是想让有质量的费米子打破光速极限！相信您曾经有听过中微子超光速的报道，中微子的自旋是1/2，半整数，所以它是费米子，和电子一样是轻子家族中的一员，是我们今朝所知质量最低的一个根基粒子，就连宇宙第二轻的电子比中微子都重了数十万倍。
所以那时中微子超光速的报道一出来，震动科学界，因为人们感觉中微子很小，它可能还真就超光速了，但后来发现这完满是一场热闹，是我们的尝试数据搞差了。
不外人类一向以来仍是没有抛却过超光速的设法，固然我们在天然界找不到超光速粒子，但我们在尝试室还有一个壮大的东西，粒子加快器，顾名思义，就是提高粒子速度或者是能量的一种设备。
其实粒子加快器建造的目标并不是为了验证宇宙的速度极限，也不是为了打破速度极限，而是为了领会物质布局，寻找新粒子的大型设备，不外这个尝试的过程也是我们人类缔造极限速度的场合。那问题是我们是如何经由过程加快器加快粒子的？
粒子加快器是如何加快粒子的？
加快器也叫对撞机，最早的对撞机模子可以追溯到上宿世纪在曼彻斯奸细作的卢瑟福，时候大约是1907年，这一年它用α粒子撞击金箔，不雅察了大量的α粒子被金原子散射今后的偏转的角度，经由过程这个尝试，他知道了原子的质量绝大部门都集中在一个很小的焦点里面，电子环绕这个焦点运转，这是人类对原子布局最主要的一次探查。
那么作为探针的α粒子是怎么来的？那时卢瑟福利用的α源是放射性镭元素，镭可以天然的释放出α粒子，速度大约为2.5×10?米/秒，约为光速的1/10，那么那时卢瑟福就利用这种速度的α粒子，就领会了原子的内部布局。
可是跟着科学的成长，人们想要领会原子内部的粒子布局，甚至是想知道这些粒子它自己内部的布局，那要怎么办？
很简单，此刻有一辆汽车，您想要知道这个汽车内部的构成当作分，只需要把它拆开看一下就行了，可是亚原子粒子很小，这么细的活我们干不了，所以有一个简单粗暴的法子就是把它撞碎。跟砸核桃一样，想看到里面的工具，就要把它敲开就可以了。
可是由放射性原子释放出来的粒子，它的速度不可，撞不开原子核，更不成能把构成原子核的粒子撞碎，所以人们就想有没有什么法子能给带电粒子提提速？所以粒子加快器就呈现了。
那如何给带电粒子提速呢？这很简单，因为它带电，所以我们只需要给他供给一个电场就可以了，那电场又怎么来？也很简单，此刻您把两个平行的金属板接到一个正负极上，也就是给他施加一个电压，那么在金属板之间就会缔造一个平均的电场。
此刻我们把一个带电粒子放到电场中，带电粒子就会受到电场力的感化发生一个加快度，那电场力的大小就等于带电粒子的电荷乘以电场强度，电场强度可以有电压除以两个金属板之间的距离得出，所以我们就可以很简单的算出一个带电粒子在电场中的加快环境。
我们知道力除了大小还有偏向，因为我们划定电场的偏向，或者说是电场线的偏向是从正电荷标的目的外然后到负电荷，所以带正电粒子在电场中的受力偏向就跟电场偏向是一样的，那带负电的必定就和电场偏向相反了。
此刻我们知道了如何给带电粒子提速，那接下来的问题是具体要如何操作？您看，要想让粒子在加快器中获得最大的能量，就需要让他多次颠末电场给他提速，这样的话它获得加快的时候就长一些，所以它的速度就会更快。
那若是我们此刻把粒子加快器设计当作一条直线的话，可以必定的是粒子获得加快的机遇就会很是有限，这样的设计必定不合理。
那有没有这样一种可能，我们把粒子的轨迹限制在一个环形的跑道上，这样它就能多次地颠末环形轨道上的电场，获得更多加快的机遇。
现实环境还真是这样的，这样设计叫盘旋加快器，今朝欧洲核子中间的大型强子对撞机就是这种环形跑道。
但问题是，我们要想把粒子的轨迹掰弯就需要给它施加一个和活动偏向垂直的力，并且跟着粒子的加快，这个力还需要不竭地调整以顺应粒子的速度，这样才能包管固然粒子的速度在增添，但它始终在一个固定的圆周上活动，而不至于撞到加快器的管道壁上。
那有没有一种力，来知足我们的要求？有，就是磁场力，静止的带电粒子在磁场中不受力，但只要带电粒子活动起来，而且它的活动偏向和磁场偏向垂直的话，就会受到和活动偏向垂直的、且最大的磁场力。
在给定磁场中，磁场力的大小就和带电粒子的电荷、以及活动速度当作正比，所以只要给加快器圆环中施加一个磁场，就可以把带电粒子掰弯，让他做环形活动。
问题是，这个磁场它需要当令转变，所以固定的磁场是不可的，必需利用电磁体来供给磁约束。
电磁体发生的磁场强度跟电流是当作正比的，所以我们可以调节电流大小，来节制磁场强度去顺应粒子速度的转变，包管粒子不会撞到加快器的管壁上。那么为了磁场强度足够大，所以在加快器中我们利用的超导磁体。
好，我们此刻把电场加快和磁约束连系在一路，这就是粒子加快器，加快粒子的根基道理了。
我们接着说，人类的速度极限
美国费米尝试室的质子和反质子加快器，它的环形轨道周长6.26公里，它是在一个偏向上的真空管道中加快粒子，在相反的偏向上的真空管道中加快反粒子。
然后让它俩在探测器中碰撞，看会发生哪些新的亚原子粒子？当然经由过程费米尝试室的加快器我们发现了顶夸克、切确测量了W玻色子的质量，以及发现了陶中微子，同时缔造的速度极限是，光速的99.999956%。
今朝欧洲核子研究中间的大型强子对撞机连结着粒子最高能量的记实，其加快质子的速度最高达到了每秒2亿9千9百7十9万2千4百5十5米，99.9999991%C，比光速只慢了3米/秒。
但这个速度并不是我们缔造得最快的粒子！
LEP大型正负电子对撞机，固然它的能量只有LHC能量的1/33，但一个质子的质量大约是一个电子的2000倍！所以在LEP中，电子的速度达到了每秒2亿9千9百7十9万2千4百5十7.9964米的最高速度，99.99999988%C，比光速慢了3.6毫米/秒！是以，组成我们宿世界的所有质子和电子，依然受到狭义相对论的约束。
