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模拟宇宙大爆炸实验启动专家保证不会毁灭地球

综合新华社电

  经过十几年的建造,欧洲核子研究中心大型强子对撞机于10日在靠近法国和瑞士边境的地下实验室正式启动,并成功实现了第一束质子束流贯穿整个对撞机。

  当地时间10日9时38分(北京时间10日15时38分),第一束质子束流被注入安装在地下100米深处27公里长环形隧道内的大型强子对撞机。随后,欧洲核子研究中心主任罗贝尔·艾马和大型强子对撞机项目主任林恩·埃万斯宣布,大型强子对撞机正式启动。

  第一束质子束流注入对撞机后,须逐段调整并走通对撞机的全部8段。
当地时间10时25分左右,科研人员宣布第一束质子束流贯穿了整个大型强子对撞机。

  在第一束质子束流实现贯穿后,经过数小时至数十小时调试,第二束质子束流将被反方向注入对撞机。再经过一段时间极其复杂精密的调试,才能开始实现两束质子束流的对撞。

  质子束流粗细如一根头发

  当地时间10日上午9时38分,随着一束质子束流注入对撞机,实验正式启动。负责实验的欧洲核子研究中心发言人葆拉·凯特帕诺说:“质子束流粗细如同一根头发。”

  这台对撞机是世界最大的粒子加速器,建于瑞士和法国边境地区地下100米深处的环形隧道中。

  5秒钟后,实验项目位于日内瓦的控制室内电脑收到信号,显示实验进展顺利。

  开足马力的对撞机能够确保数万亿粒子以高速流过将近27公里长的地下隧道,最高速度将近每秒钟30万公里,相当于光速的99.99%。以如此高速,质子束流每秒可在隧道内狂飙11245圈,单束能量达到7万亿电子伏特。

  不过,10日实验注入对撞机的质子束流运动速度相对较慢,每隔几公里为一段,在隧道中移动。这是为了检测所有设备是否运行正常,包括安装在隧道壁上为数不少的粒子探测器。

  实验启动近一个小时后,两个白点在控制室的电脑屏幕上闪烁,显示质子束流已经沿隧道环绕一周。在场科学家欢呼鼓掌,庆祝第一束质子束流成功完成顺时针方向“首航”。

  这以后,科学家将多次重复粒子加速测试,不断提高束流速度,尝试从顺时针和逆时针两个方向反复实验。

  “真正的好结果是,另一束流从另一个方向过来,”欧洲核子研究中心首席发言人詹姆斯·吉利斯说:“只有当两个方向各有一支束流过来,你才知道确实没有阻碍,是开始工作的时候了。”

  最快今年底实现高速对撞

  一切就绪之后,科学家才会着手准备粒子高速对撞实验,继而再现宇宙大爆炸发生后万亿分之一秒内的情形。

  着手粒子高速对撞实验之前,科学家会尝试从两个方向同时发射质子束流,以较低强度进行粒子对撞。

  装置于隧道内的超导磁铁负责为发射自两端的质子束流“掌舵”,确保它们能够在隧道内密布粒子探测器的4个压缩室内相遇。“这就好像彼此瞄准的机关枪射出子弹,”物理学家丹尼尔·丹内格瑞解释说:“一些子弹会擦身而过,一些子弹会撞击在一起。”

  现阶段尚未确定进行粒子高速对撞实验的日期。吉利斯说,实验初始阶段将以较低速度、较小规模进行粒子对撞。“我们在能量较低时积累经验,熟悉机器性能后再进行对撞。”

  据估计,粒子高速对撞实验最早有望在今年年底进行,最晚则可能在一年以后。届时,运行方向相反的两束高速质子束流将在隧道内对撞,碰撞点将释放巨大热量和能量,与宇宙大爆炸发生时的情况相仿,只是规模较小。

  对撞机实验持续10到15年

  如果最后实验成功,科学家将分析撞击中产生的数百万粒子,求证希格斯玻色子的存在。

  一旦粒子高速对撞成功,科学家将借助粒子检测器,在电脑显示器上观察撞击后的粒子如何聚拢在一起、各自散开或就此消融。

  上述条件下,科学家们有望发现希格斯玻色子是否存在。在粒子物理学标准模型预言的62种基本粒子中,只有希格斯玻色子迄今仍未“显形”,因此有“上帝粒子”之称。

  这种粒子44年前由英国物理学家彼得·希格斯猜想提出,据信是物质质量之源以及电子和夸克等形成质量的基础。希格斯提出,其他粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋,受它的作用产生惯性,最终有了质量。如果没有质量,宇宙大爆炸后产生的物质无法形成星云和行星,生命起源更无从谈起。

  大型强子对撞机在今后10到15年内将持续进行实验,由此产生的大量粒子数据将交由全球各大学和研究机构的实验室分析。

对撞机缔造者

  矿工的儿子从小喜欢玩爆破

  在幕后一手策划这个堪称世界上最大科学实验的林恩·埃文斯(LynEvans)是威尔士一位矿工的儿子,他承认自己从小就喜欢爆炸。

  这位63岁的物理学家日前透露,他小时候曾在位于威尔士阿布岱尔(Aberdare)的简易住宅里用化学装置制造过规模较小的爆炸,这激发了他对科学的热情。他说:“小时候我对化学比对物理学更感兴趣。我有很多的化学装置。和很多人一样,我也制造过炸药。我甚至数次烧断了整个房子的保险丝。”

  他对物理学的兴趣在上男子小学的时候变浓了,当时的物理课还有一种另外的吸引力,因为附近的一所学校没有物理老师,所以该校的女生会坐巴士来他们学校上物理课。

霍金

  “我赌100美元找不到难解粒子”

  综合新华社电

  英国著名物理学家斯蒂芬·霍金9日拿出100美元打赌说,定于10日启动的欧洲大型强子对撞机(LHC)不会帮助人类找到有“上帝粒子”之称的希格斯玻色子。

  霍金告诉英国广播公司(BBC)记者:“对撞机把能量增加到通常粒子研究所需能量的4倍。根据现有观点,这应当足以找到希格斯玻色子。”

  “不过,我认为,如果找不到希格斯玻色子,会更加激动人心。那表明,存在某些错误,我们得重新思考。”他补充道,“我拿100美元,赌我们找不到希格斯玻色子。”

  尽管如此,对霍金而言,实验极有可能验证他有关黑洞蒸发的理论。霍金说,虽然他认为大型强子对撞机造出黑洞的可能性小于百分之一,“但如果真的能造出黑洞进而验证我的相关理论预言,无疑我将获得诺贝尔奖”。

  机构说法

  回应毁灭说: 最坏结果就是隧道撞出几个坑

  综合新华社电

  大型强子对撞机从上世纪90年代初开始设计,耗资数十亿美元。其质子对撞能量是位于美国的目前世界最大对撞机能量的7倍。然而也有人指责对撞实验可能产生黑洞而“毁灭地球”。

  面对这一质疑,欧洲核子研究中心日前发表公报指出,大型强子对撞机自设计之初,就针对自身安全以及对环境的影响进行过多次评估研究。2003年,独立科学家提供的研究报告认为,大型强子对撞机不会带来任何危险。2008年6月,又有包括诺贝尔奖获得者在内的独立科学家提供补充报告证实了这一论断。欧洲核子研究中心主任艾马表示,对撞机可使科学家细致研究周围的自然,所谓“大型强子对撞机可能造成风险”的说法纯属耸人听闻。

  欧洲核子研究中心发言人吉利斯称,实验可能产生的最危险后果是质子束流在全速运转情况下失控,但即便如此也只会对强子对撞机造成损坏,在隧道上撞出几个坑。

  在许多人看来,黑洞就如同一个能吞噬万物的启动的欧洲大型强子对撞机即便真的能造出黑洞,也只是个超级“迷你”、“短命”的黑洞,根本不会对地球造成任何影响。

  综合欧洲核子研究中心、美国加利福尼亚大学等多个科研机构发布的消息,科学家们尽管并不能肯定大型强子怪兽一样可怕,不过多方科学家的仔细推算和反复研究证明,10日启动的欧洲大型强子对撞机即便真的能造出黑洞,也只是个超级“迷你”、“短命”的黑洞,根本不会对地球造成任何影响。

  综合欧洲核子研究中心、美国加利福尼亚大学等多个科研机构发布的消息,科学家们尽管并不能肯定大型强子对撞机绝对不会制造出黑洞,但却确信即使真的制造出黑洞,它也不能吞噬周边物质乃至整个地球。

  根据测算,一个大型强子对撞机里制造出的黑洞,其尺度仅为百亿亿分之一米(10的负18次方米),存在时间仅为十亿分之几阿秒(1阿秒为10的负18次方秒)。由于它存在的时间是如此之短,根本不能吞噬任何周边的物质,因此不可能对地球构成任何危害。

  黑洞通常是由庞大的恒星在生命结束之后自我坍缩形成的,是一种体积极小、质量极大的天体,在它周围的一个区域里,连光也无法逃逸出去。早在2001年就有科学家提出,大型强子对撞机能把大量能量压缩在很小的空间里,也会形成黑洞。不过科学家也指出,与恒星坍塌形成黑洞过程极为缓慢相反,这种“人造黑洞”的消逝可能“会像雪花消融一样容易”。

  早报对话欧洲核子研究中心新闻官安东尼拉-德尔罗斯

  “实验不会伤害任何人、任何事物”

  早报记者周云

  东方早报:完成了今天的首次大型测试,请问下一步计划是什么?

  德尔罗斯:今天的成功让我们对新设备产生了进一步的了解和信心。科学家可能将在几周后注入另一束顺时针方向运动的质子束,接着让它们正面撞击。一旦相撞实验成功,科学家们将测量和校准4个大实验,大概一年左右时间,新的数据将陆续与世人见面。

  东方早报:有人担心这个实验可能毁灭地球,你们如何回应?

  德尔罗斯:这是绝对绝对不可能发生的。这个实验不会伤害任何人、任何事物。

  东方早报:这个实验意义何在?

  德尔罗斯:首先是完成由牛顿重力理论开启的探索之旅。重力与质量息息相关。但是目前为止,没有人可以解释物质质量产生之源。我们的实验将努力找出答案。我们希望找到被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子,如果它被找到了,物质质量之源的秘密也将被揭开。此外,我们试图探索神秘的、占宇宙96%的暗物质。

  实验背景

  耗时20年

  耗资数十亿美元

  58名中国人员参与实验

  大型强子对撞机的研究对象是微小的粒子,但这台机器本身却体积庞大,包括埋藏在地下100米深处的将近27公里长环形隧道。整个项目已经耗时将近20年,耗资数十亿美元。

  来自80多个国家和地区的7000多名科学家参与了大型强子对撞机的相关实验项目。中国在相关实验中投资数千万元人民币,近十所科研院所和高校的58名科研人员参加了大型强子对撞机上所有4个大实验的大型探测器的建造。

  实验之最

  1、世界上最大机器:“大型强子对撞机”不仅是世界上最大的粒子加速器,而且也是世界上最大的机器。它位于瑞士、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。

  2、地球上最快“轨道”:如果“开足马力”,数以百万计的粒子将在环形隧道内以每秒11245圈的速度“狂飙”,相当于光速的大约99.99%。

  3、最热与最冷机器:大型强子对撞机是个既极端热又极端冷的机器。两束粒子流对撞时,碰撞点产生极端高温,可达到太阳中心温度的10万倍。而与之形成鲜明对比的是,由于采用超流体氦冷却等手段,对撞机中粒子运行的加速腔运行时的温度为零下271.3摄氏度,比遥远的太空还冷。

  什么是强子对撞机实验

  当前盛行的宇宙学观点认为,宇宙起源于大约150亿年前一次大爆炸。当时所有物质高度密集于硬币大小的一点,因为温度极高发生大爆炸。爆炸发生后,物质向外膨胀形成宇宙,先后诞生星系团、星系、银河系、恒星和太阳系,以及包括地球和人类在内的一切。

  粒子高速对撞实验就是要实现让运行方向相反的两束高速质子束流在隧道内对撞,碰撞点释放相当于太阳中心10万倍的高温,还原出140亿年前宇宙大爆炸时的场景,从而揭示宇宙诞生的奥秘。
(责任编辑:romp)

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