如何评价国产动画《三体》第一季第二集?
因为你没有找到粒子走直线的例子。 上面这张图片是2015年6月3日欧洲核子研究中心CMS粒子对撞实验的真实对撞事件重建图。你可以清晰地看到，图片中的所有重建出来的粒子轨迹都是直线。 （此图中粒子走直线的原因在本文最后） 人的眼睛肉眼观测大约最小可以看到直径大约0.1毫米（mm）的颗粒，而光学显微镜由于存在衍射极限的约束，在使用常见的可见光观测的情况下，能达到的最大分辨率和光的波长在一个数量级，也就是几百个纳米（nm）左右。而科学家们想要观测的微观粒子的尺寸，通常在 10^{-15} m以下，也就是说比光学显微镜可观察的极限还小了数亿倍。所以说，对微观粒子的直接观察是不可能的。 然而，微观粒子尽管小，但仍然有可能与其它物质发生反应，留下人可以观测到的迹象。比如，在过饱和的蒸汽中，带电的微观粒子在其中穿过的时候，可以将本就不稳定的过饱和的蒸汽电离，电离后的离子会成为云室内的过饱和蒸汽的凝结核，从而在短时间内在微观带电粒子运行的轨迹周围形成雾气。这些雾气的尺寸通常大于人眼分辨率，即可以被人眼直接观测到。这种试验设备便是粒子物理研究史上大名鼎鼎的“云室”。由于这些微观粒子的运动都非常迅速，粒子的轨迹在过饱和蒸汽中通常会是以一些条突然出现的“线”状结构出现，因此这些较高能量的微观粒子通常也被称为“射线”。 你可能已经注意到了，要使过饱和蒸汽电离，形成凝结核，需要穿过其中的粒子带电。带电的粒子，在磁场中运动会受到洛伦兹力的作用，发生偏转。而在洛伦兹力的作用下，在特定的磁场内，带电的粒子运动轨迹的曲率，或者偏转弧线的半径，是跟粒子的动量有关的。而相反的电荷，又会使得粒子向相反的方向偏转，因此，在微观带电粒子的运动区域施加磁场，并测量粒子轨迹的偏转曲率，是测量粒子动量和电荷的一种手段。 早期的粒子物理的研究目标通常都是些天然放射源以及宇宙线。1932年，安德森就是在云室中第一次发现了来自宇宙线的正电子。安德森通过观测穿过磁场中方的一层薄铅板的粒子的运动轨迹，判断粒子的运动方向和电荷，进而确定了这个所观测的粒子是一个与正常电子带电荷相反的粒子。这也是人类观测到的第一个“反物质”粒子。 云室的出现，使得人类观测微观粒子的轨迹成为可能，对于检验当时的微观粒子的理论和探索新型粒子做出了不可磨灭的贡献。然而，由于云室的观察需要人工识别，效率很低，已不适用于现代粒子物理实验的环境。 那么现代的粒子物理学实验室如何观测这些微观粒子的呢？通常来说，为了获取粒子的种类、动量、能量等多种信息，现代的粒子探测器都是由不同的探测系统组合而成。通常，这些系统包括径迹探测系统、量能器、粒子鉴别系统等。 在大型探测器中，最靠近粒子对撞点的探测结构经常使用硅半导体作为探测传感器。因为这种材料能够在粒子对撞中大量的辐射中幸存下来，并且能提供高精度的位置测量。而这种传感器的基本结构就是半导体器件中常见的p-n结。 当对p-n结施加外部电压后，p-n结内部会产生一个耗尽层，耗尽层内有电场。当一个高能带电粒子穿过耗尽层的时候，会将p-n结的晶格原子电离，产生能自由移动的正负电荷。这些正负电荷在电场的作用下就移动到了p-n结的边缘，因此可以被收集起来产生信号。 硅探测器通常用来探测粒子走过的“路径”。如果同时有外加磁场，硅探测器就能探测到粒子在磁场中的偏转角度，进而计算得到粒子动量。类似功能的探测器还包括多丝正比室、漂移室等。中国的北京正负电子对撞机上的北京谱仪实验上就使用了漂移室。 径迹探测系统和磁场结合能探测到粒子的动量，但是粒子的能量的探测还需要另外的探测系统，那就是量能器。 高能电子或γ光子在介质中会产生电磁簇射，其次级粒子总能量损失与入射粒子总能量成正比，收集到总能量损失即可确定粒子的总能量。而强子量能器利用强子会在介质中产生复杂的强子簇射的原理，通过测量强子簇射过程（也包括少量电磁簇射）次级粒子的沉积能量得到入射强子的能量。因此，量能器系统不但能测量粒子的能量，还能进行初步的粒子鉴别，例如，区分开强子（π、K、p、n等）与非强子（e、γ）。通过与前文径迹探测系统结合，还能区分开带电粒子与中性粒子。 根据相对论中静质量、能量、动量之间的关系，理论上来说，如果我能够极其精确地测量出粒子的能量与动量，我就能计算出粒子的静质量，进而判断出粒子究竟是什么。然而现实是，能量、动量的测量系统都有着很大的误差，在粒子们都非常接近光速的情况下，很难通过能量、动量计算出静质量。因此，粒子鉴别系统是判断粒子是什么的重要组成部分。 典型的粒子鉴别系统包括缪子探测器，以及切伦科夫探测器。缪子是基本粒子的一种，因为其穿透能力较强，量能器不足以阻挡缪子，因此在量能器之外，通常可以再做几层缪子探测器，这样能够达到缪子探测器的微观粒子就很容易判断是缪子。 切伦科夫探测器则是利用不同粒子产生的切伦科夫光的不同来鉴别粒子。就像是战斗机在空气中超过音速、突破音障的时候会产生激波一样，粒子在介质中超过介质中的光速是也会产生类似的“激波”，这种“激波”就叫做切伦科夫辐射。你可能会疑惑，光速不是极限吗，为什么粒子能“超过光速”？这是因为在介质中，光速是小于在真空中的光速的，而粒子的运动极限是真空中的光速，所以粒子在介质中超过介质中的光速并不违反任何物理定律。 位于日本的巨大的中微子探测实验神冈/超级神冈实验，就是那个巨大的地下深池子（当然，它也在做其它的研究，比如质子衰变）就是主要利用切伦科夫辐射来进行粒子信号的探测。 而对撞机实验，如LHCb，也可以利用切伦科夫光的结构的不同来分辨不同的粒子。 下面这张图，总结了不同的粒子在不同的探测器系统中的反应。其中图中的四种颜色表示四种不同的探测系统，分别是（墨绿）径迹探测系统、（红色）电磁量能器、（绿色）强子量能器、（蓝色）缪子探测器。左侧表示几种不同的入射粒子，所以中间的图就是表示了不同粒子在不同探测器中的表现。最上面一类粒子是光子，光子是电中性粒子，不会在径迹探测器中留下轨迹，但是会在电磁量能器中留下簇团，沉积能量。第二类粒子是电子，电子会在径迹探测器中留下轨迹，同样会在电磁量能器中留下簇团，沉积能量。第三类粒子是缪子，会穿过所有的探测器系统并留下径迹。第四类是带电强子，它们会在径迹探测系统中留下痕迹，然后会在电磁量能器和强子量能器中留下簇团。最后一类粒子是电中性强子，它们不会在径迹探测系统中留下痕迹，但是会和带电强子一样会在电磁量能器和强子量能器中留下簇团。 结合以上不同的探测器系统，就可以搭建起现代的粒子探测实验。 因为粒子探测通常都需要粒子的动量信息，所以需要径迹探测系统与磁场配合，通过带电粒子在磁场中的偏转曲率来计算出粒子的动量。因此，通常见到的粒子的径迹都是弧线。 前面的径迹探测器中，一直都强调是带电粒子。不单单是因为只有带电粒子能在磁场中产生偏转测量动量，更重要的是因为，只有带电粒子才能在它穿过的介质中产生电离，进而被记录下来。而电中性粒子并不会使介质产生电离，因而会在径迹探测器中销声匿迹。好在，我们能产生的稳定的电中性粒子种类并不多，且大多能在量能器中留下簇团，因此可以依据量能器中的能量沉积推测出原始的电中性粒子是什么。至于那些在所有探测器系统中都不会留下痕迹，也不会沉积能量的粒子，比如中微子，我们就只能把所有的其他能留下痕迹的粒子的能量和动量分别加起来，然后跟期待值做一下比较，最终计算一下“丢失”的部分，那么，我们就可以推测这些丢失的部分就是被那些在所有探测器系统中都不会留下痕迹的粒子带走了。 2015年6月3日，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机LHC经过了两年多的升级维护之后，终于正式开启了它的第二阶段的运行。LHC上的四个实验都收集了它们两年多以来的第一批对撞数据。这些数据的重建图被很快的公开，并形成了新闻向全世界报道。然而，此时四大实验之一的CMS实验的磁场还有一些问题，所以……它就没有打开磁场…… 因此，CMS实验就为我们留下了罕见的全部粒子都“走直线”的事件重建图片……  最后的最后，就补充一下欧洲核子研究中心LHC上四个实验正常运行时记录下的事件的重建图片： ATLAS实验： ALICE实验： CMS实验： LHCb实验：   