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[科普中国]-欧洲质子加速器

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测试纪录

欧洲质子加速器给质子加的能量远大于费米实验室的加速器(1000电子伏特)。

2008年9月10日,大型强子对撞机于正式启动,但大约10天后就因意外事故被迫停止运行。欧洲核子研究中心用了一年多时间进行维修和改进,才使得对撞机得以重新启动。据欧洲核子研究中心介绍,大型强子对撞机内的两束质子流当天被加速至1.18万亿电子伏特(TeV)的能级,打破了之前由美国费米国家实验室加速器2001年创下的0.98万亿电子伏特的纪录2。

2010年3月19日,世界最大的粒子加速器―欧洲大型强子对撞机刷新了由它保持的一项世界纪录,对撞机内的两束质子流被分别加速至3.5万亿电子伏特的能级,是原纪录的三倍。欧洲核子研究中心称,两束质子流分别以3.5万亿电子伏特的能级在大型强子对撞机所在的环形隧道中运行。人们要研究的粒子的质量与所需要的能量的乘积是个常数,所以研究的粒子质量越小,所需要的能量越大,这就是为何加速器越做越大的原因。世界最大的粒子加速器―欧洲大型强子对撞机是建在日内瓦附近,法国与瑞士交界处,100 米的地下。回旋加速器总长度为27公里,耗资100亿美元建成。预计在未来几天,科研人员将使两束质子流对撞,展开一系列试验来研究原子内部微小粒子的奥秘,以揭开物质的形成之谜3。
2010年11月30日,世界最大的粒子加速器——欧洲大型强子对撞机(LHC)创造了一项新的世界纪录,对撞机内的两束质子流被加速至1.18万亿电子伏特的能级,最终比之前该记录的保持者——美国费米国家实验室加速器——创造的能量多出20%,令其真正成为世界上“最强大的机器”3。

科学原理欧洲核子研究中心发言人詹姆斯·吉利斯(James Gillies)表示,这是科学家正在细致了解如何运行大型强子对撞机,确保所有保护系统运转正常的原因。11月30日达到的能级比费米国家实验室加速器没高太多,不过,估计明年上半年将会取得更大的进展,届时,大型强子对撞机计划将每个质子束加速至3.5万亿电子伏特,为创造各种条件的实验做准备,比如宇宙大爆炸发生后的瞬间状况。3

物理学家希望,这可以帮助他们理解像暗物质、反物质、超对称这样的现象,最终揭开宇宙形成之谜。欧洲核子研究中心总干事罗尔夫·霍尔(Rolf Heuer)表示,这个项目的初期进展“极为出色。”他说:“但是,我们仍在有条不紊地运行它,在2010年开始物理学实验前还需要从事大量工作。到了那时,我才会打开香槟庆祝。”另外,在大型强子对撞机从理论上可以探测到行踪诡秘的希格斯玻色子之前还需要几年时间4。

希格斯玻色子希格斯玻色子称为“上帝粒子”,被认为是物质的质量之源,是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子,至今尚未在实验中观察到。发现希格斯玻色子将是物理学历史上最伟大的发现之一。数十年来,物理学家一直使用更小、室温条件下的对撞机研究希格斯玻色子。他们曾经认为质子和中子是原子核最小的组成部分,但对撞机实验表明,原子核是由夸克和胶子构成的,另外还存在其他的力和粒子。

研发力量大型强子对撞机在接近绝对零度的温度下(温度低于外太空)运行,以便让大约2000个超导磁体最有效地引导质子。来自世界各地的8000多位物理学家参与了这个研究项目。欧洲核子研究中心(CERN)是世界上最大的粒子物理研究中心,现有20个成员国,同时获得了日本、印度、俄罗斯和美国等众多国家的支持。

到了2010年6月,却又没有什么消息了。