发信人: fly100()
整理人: jeter(1999-12-16 00:26:58), 站内信件
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物理: 地球的危機?
一個粒子加速器可能會毀掉整個地球嗎? 兩個最新的研究解除了社會大眾對於美
國 Brookhaven 國家實驗室的對撞機 RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider
) 是否會造成空前災難的疑慮。
危機處理 (risk management) 不是一個新名詞。核子反應器或是化學工場的事故
可以使數千人喪命。傳統的危機避免的模式是: 試一次，如果有危險就不再做它
。但是現代科技所帶來的全球毀滅的疑慮使的這種模式不再適用。我們需要一個
基本原理上的證明告訴我們這種災難不會發生。舉例來說，美國曼哈頓計劃的科
學家就曾擔心原子彈的試爆是否會點燃整個大氣的連鎖反應。物理理論說不會，
事後證明理論是對的。這次大眾的目光又聚集在物理學家身上。這個疑慮是: 新
的粒子加速器 RHIC 有沒有可能引發一個不可逆的反應而毀掉整個地球。
在新完成的 RHIC 中，金或鉛的原子將會在環形軌道中加速到相對論速度 (光速
的 99.95%) 並且相撞。碰撞中原子會被粉碎，並且產生幾千個更小的粒子，而這
些碰撞一秒中會發生幾千次。這個複雜的反應經由偵測器計錄後資料交由超級電
腦或是聯合其它許多小電腦來計算。 RHIC 所製造出來的前所未見的高密度高溫
度的狀態，在小尺度上來說是重現初生宇宙的狀態。理論上在這樣的環境下物質
是以夸克--膠子電漿 (quark-gluon plasma) 的形式存在。現在 RHIC 終於可以
讓物理學家目賭這樣的狀態了。
在同時理論家 Frank Wilczek 在 Scientific American 上的一篇評論 (Sci. A
m. 281, 8 (1999))卻引起了社會大眾對 RHIC 的疑慮。接著 Brookhaven 的主任
組織了一個獨立的委員會 (包括 Wilczek) 來調查大災難的可能性。 其中，Buz
na 等人的調查報告（相關連結一）指出三種可能的災難。第一種是產生一個小黑
洞把整個地球吞嗜掉。二是產生所謂的真空不穩定性 (vacuum instability) 然
後向四面八方以光速擴散。第三種則是產生 "strangelets" -- 一種穩定的奇異
物質 (strange matter) -- 然後越長越大最後把整個地球轉換成它自己的形態。
頭兩個可能性在每次建立新的加速器時都會被提出，然後被證明為錯。 Buzna 等
人在報告裡使用同樣的論證來說明它們不會發生。報告指出， RHIC 不可能產生
黑洞，即使產生了，這個黑洞也會小到立刻蒸發掉。至於 vacuum instability
，事實上類似 RHIC 碰狀的宇宙射線碰撞一直在太空中發生，顯然的，它們並沒
有產生 vacuum instability。
第三個可能性則是第一次被提出，需要特別小心的研究。這部份分別由兩個小組
完成﹐一為 Buzna 等人（相關連結一）﹐另一個則為在 CERN 的 Dar 等人（相
關連結二）。假如 strangelets 存在（可以想像的）﹐假如他們組成一個穩定的
物質團（不太可能）﹐假如他們帶負電（理論學家強烈認為應該是帶正電）﹐假
如 strangelets 真的會在 RHIC 中產生（非常不可能）﹐則這真的會是一個大麻
煩。被製造出來的 strangelets 將會越長越大最後毫不留情的把地球吞噬掉。儘
管前面論述中有這麼多的"不可能"﹐這還不足以說服大家的疑慮。
為了更嚴格的證明﹐再一次的﹐科學家使用了宇宙射線來作例子。這兩個小組用
不同的方法很明確的證明了 RHIC 不會產生危險的 strangelet。 Buzna 等人認
為缺少大氣並且表面富含鐵之類中型原子的月球﹐在幾十億年宇宙射線的撞擊下
仍然存在著﹐顯示危險的 strangelet 並不會在這樣的撞擊下產生。另一方面 D
ar 等人則認為太空中的宇宙線撞擊實際上和 RHIC 是一模一樣的﹐如果 strang
elet 會因此而產生﹐它們將會被掃入星球中並且引發超新星爆炸或是製造出超亮
的恆星(ultr-bringht star)。超亮恆星從來沒看過﹐超新星爆炸的機率也非常的
小（每個星系每千年只有幾個）﹐所以製造出 strangelet 的機會也是極端的不
可能。
以上兩個小組都使用最壞的情況來估計﹐結論都是不可能﹐接下來還有一個可能
的大災難就是：花了一大把鈔票後﹐RHIC 沒有找到傳說中的夸克-膠子電漿。
--摘譯自: Glashow, S. L. and Wilson,R., Nature 402, 597 (1999)
--相關連結: 1. Buzna 等人的研究報告, 2. Dar 等人的研究報告
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寡人有疾，寡人好灌水。
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