世界最大粒子加速器再创纪录 能量首次达13TeV
2015-05-25 09:48:00   来源:中国科技网
内容摘要
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。近日,世界最大粒子加速器再创纪录,粒子碰撞能量首次达到13万亿电子伏特。

世界最大粒子加速器再创纪录 科技世界网

 

世界最大的粒子加速器在升级后的一次测试运行中打破了纪录。欧洲核子研究中心(CERN)发布声明宣称:“大型强子对撞机(LHC)内的粒子碰撞能量创下新纪录,第一次达到了13TeV(万亿电子伏特)。”

此前LHC的最高撞击能量纪录是2012年创下的8TeV。2015年4月,LHC在经历了两年的翻修设计和升级改造后重新启动,欧核中心称它有潜力达到14TeV。此次碰撞发生在瑞士和法国边境下一段周长为27公里的环形隧道内的巨大实验室中,是2015年5月启动的更加雄心勃勃的实验的一部分。欧核中心称:“这些测试碰撞是要建立起对撞机各机器部件及探测器的保护系统,避免它们受到偏离光束粒子的非正常轰击。”

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LHC能让包含数十亿质子的质子束以99.9%光速的速度与相反方向的质子束对撞。强大的磁场能够弯曲质子束,安装在隧道中的4个探测器会对碰撞过程进行监测并收集数据。为了探索新型粒子以及维系它们的力,对撞出的亚原子碎片会接受一系列检测。

欧核中心在其官方网站上的科普文章称,1TeV大概相当于一只飞蚊的动能,但是在LHC内部,能量被挤压到非常小的空间中——小到大概只有蚊子的百万分之一,只有这样的强度才能让粒子彼此分开。

对撞实验的目标,是通过研究构成所有物质的基本粒子以及控制它们的力,来寻找“宇宙从何而来”的答案。2012年LHC发现了赋予物质质量的希格斯玻色子,预言这个粒子存在的两位科学家因此被授予诺贝尔物理学奖。

 

希格斯波色子 科技世界网

 

什么是“希格斯玻色子”

希格斯玻色子,是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子。物理学家希格斯提出了希格斯机制。在此机制中,希格斯场引起自发对称性破缺,并将质量予规范传播子和费米子。希格斯粒子是希格斯场的场量子化激发,它通过自相互作用而获得质量。2012年7月2日,美国能源部下属的费米国家加速器实验室宣布,该实验室最新数据接近证明被"The God Particle "的希格斯玻色子的存在。

 

希格斯玻色子 科技世界网

 

强子对撞实验发现“希格斯玻色子”

来自日内瓦的科学家称其现在已经确信发现了亚原子粒子,也被称为希格斯玻色子,希格斯玻色子的发现将有助于解释宇宙出现的原因,以及为什么它是这样的,以及它是什么。科学家利用位于瑞士和法国边境之间的大型强子对撞机对该原子粒子进行研究后,得出这一结论。欧洲核研究组织称,发现的粒子就是所谓的“上帝粒子”。

 

希格斯玻色子 科技世界网

 

欧洲核子研究中心的负责人发出一项声明称,“我们意识到,我们正在处理希格斯玻色子,但我们还没有弄清楚需要如何看待这一粒子”。在很长一段时间中,亚原子粒子构成了科学界中的各种理论,它将能够回答科学界中的许多重要问题,比如,物理学问题:为什么物质拥有质量。

 

世界最大的粒子加速器 科技世界网

 

揭秘世界最大粒子加速器

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。下面是从欧洲粒子物理研究所获得的照片,它们显示了在过去几年中建设这个大型强子对撞机的不同阶段以及几个比较大的科研仪器,其中一些体积非常庞大,比7层楼还高。

 

世界最大粒子加速器 科技世界网

 

这是无尘室里的压缩介子线圈(CMS)跟踪器外筒(TOB)。压缩介子线圈是大型强子对撞机的两个多用途科研仪器之一,它的设计目的是揭开“Terascale”的物理学原理,Terascale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。

 

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照片上是LHCb电磁量能器。这是一个由3300块组成的一面42平方米的墙体,上面有闪烁体、光缆和铅。在大型强子对撞机内开始进行质子-质子对撞时,LHCb电磁量能器将被用来测量对撞过程产生的粒子能。质子、电子和正电子将穿过这些模块内的物质层,通过粒子流将它们的能量堆积在这个探测器中。

 

欧洲粒子物理研究所鸟瞰图 科技世界网

 

这是欧洲粒子物理研究所和瑞士、法国周围地区的鸟瞰图。3个环清晰可见,最小的那个(位于右下方)显示出质子同步加速器的地下位置,中间的环是超级质子加速器(SPS)所在位置,这个加速器的圆周是7公里。那个最大的环(圆周27公里)是以前的大型正负电子对撞机(LEP)加速器所在地。

 

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