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揭秘世界最大粒子加速器:大型强子对撞机(组图)

我来说两句 2008年08月13日09:22 来源:搜狐科学

  【搜狐科学消息】 据美国《波士顿全球报》报道,欧洲核子研究中心已于7日宣布将于9月10日启动大型强子对撞机(LHC),希望借助这台世界最大的粒子加速器揭开宇宙起源的奥秘。

  大型强子对撞机不仅是世界最大的粒子加速器,同时也是世界最大的机器。这个27公里长的粒子加速器,位于瑞士、法国边境地区的地下100米深的环形隧道中,隧道全长26.659公里,建设耗资超过60亿美元。目前它即将开始第一次粒子束流试验,这次大型强子对撞机试运行是粒子物理学史上规模最大的一次试验。来自数十个国家和地区的二千多名物理学家参与了这一项目。研究人员希望大型强子对撞机能发现粒子物理学的“圣杯”希格斯玻色子的存在。希格斯玻色子由英国科学家彼得·希格斯于上世纪60年代提出,完美地解释了物质质量之源,是所谓“标准模型”粒子物理学理论中最后一种未被证实的粒子,也称“上帝粒子”。

  据悉,欧洲粒子物理研究所(CERN)准备在8月首先进行一次小型试验,之后在9月进行一次全轨道试运行。这次试运行从检验对撞机8个组成部分的冷却性能开始,随后对机内1600个超导电磁体作电学测试。科学家还将检验对撞机各组成部分电路,并让各部分同时起动,检测对撞机整体运行状况,以确保系统有能力把质子加速到带有五兆电子伏特的能量。接下来,科学家计划在今年底前正式实施粒子对撞试验。开始试验前的最后一个步骤是将整个大型强子对撞机冷却到零下271.25摄氏度(零下456.25华氏度) ,接近绝对零度的低温。

  在整套系统中,粒子是先从较小的加速器出发,逐次提高能量,最后才进入最大的LHC,而超级质子同步加速器(SPS) 就是LHC的前一站。CERN指出,这两个机器之间的时间配合,要达到比十亿分之一秒还短暂的精确度。当质子流的绕行稳定后,就可以进行对撞。但由于质子的体积太小、速度太快,并非一开始运转就必定有对撞发生,因此还需逐次调校提高精准度。

  下面是从欧洲粒子物理研究所获得的相关照片,表明在过去几年中大型强子对撞机以及几个比较大的实验仪器的不同阶段的建设情况,其中一些实验仪器体积非常庞大,比7层楼还高。(元元)

  这是无尘室里的压缩μ介子螺线管(CMS)实验跟踪器外筒(TOB)的场景。压缩μ介子线圈是大型强子对撞机两个通用实验仪器之一,是专门设计来探测万亿能标(terascale)的物理学领域。万亿能标是一个能量区,物理学家认为他们可通过这个能量区找到21世纪粒子物理学核心问题的答案。当两个基本粒子的总能量达到大约1万亿电子伏特,并迎头相撞时,一个物理学新世界将展现在我们眼前。大型强子对撞机将引领我们探索万亿能标的世界。

  能标从几个电子伏特上升到万亿电子伏特的过程,犹如一趟奇异的旅行,从我们熟悉的领域出发,经历一个个截然不同的世界:从能标最低的化学和固态电子学(几个电子伏特),到能标中等的核反应(百万电子伏特),再到物理学家已经持续探索了半个世纪之久的粒子物理世界(十亿电子伏特)。

(责任编辑:史少晨)