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大型强子对撞机以其设计能量的一半重新启动

发布时间:2019-02-05 13:02:02来源:未知点击:

作者:David Shiga(图片来源:欧洲核子研究中心)世界上最强大的粒子破碎机将在11月重新启动,其能耗仅为机器设计的一半但物理学家说,即使在这个层面上,大型强子对撞机也有可能发现异乎寻常的新物理,例如隐藏的额外尺寸的迹象大型强子对撞机是瑞士日内瓦附近CERN实验室的一个新型粒子加速器,旨在回答基本问题,例如通过以比之前在实验室中实现的更高能量碰撞粒子来提供基本粒子的质量但是,2008年9月首次尝试打开大型强子对撞机失败了,当时连接一对超导导线的接头过热,导致爆炸性释放的氦气用作冷却剂从那时起,科学家一直在进行维修和检查其他电气连接的强度,为第二次启动尝试铺平了道路现在,欧洲核子研究中心宣布,大型强子对撞机的第一次数据采集运行将于11月开始,它将以加速器设计实现的能量的一半来碰撞质子根据欧洲核子研究中心8月6日发表的声明,与14 TeV的设计目标相比,此次运行将首先以7万亿电子伏特(7 TeV)粉碎质子 (两个相对光束中的每一个中的质子将具有3.5 TeV的能量,在7 TeV时产生碰撞)测量结果表明,某些电气连接无法安全地处理在14 TeV下运行所需的电流量,因此在拨打远处的能量之前需要更换但即便是7 TeV也远远超过物理学家之前曾在实验室探测过的位于伊利诺伊州巴达维亚的费米实验室的Tevatron加速器是目前的记录保持者,碰撞频率为2 TeV没有人确切知道必须跨越什么能量阈值才能看到粒子物理学的标准模型中没有包含的新的和奇特的物理学的一瞥,这种物理学适合迄今为止在较低能量下看到的一切但普遍预计新的现象会介于一个和几个TeV之间,因为这是标准模型的数学基础开始崩溃的地方,罗德岛普罗维登斯布朗大学的Greg Landsberg说 Landsberg参与了CMS实验,这是LHC的两个主要探测器之一兰斯伯格告诉“新科学家”杂志说:“大自然充满了惊喜,一些令人兴奋的东西可能会出现在7 TeV上” “额外的尺寸很容易在这种能量下开启”第一次运行应该持续到2010年底,CERN计划在能量结束前将能量提升到10 TeV Landsberg乐观地认为大型强子对撞机将能够快速提升能量,允许大部分运行以10 TeV进行然而,即使是几TeV的能量碰撞也比看起来更难,因为质子是由称为夸克和胶子的较小粒子组成的当一对质子碰撞时,它实际上是一对相互撞击的成分这通常只涉及质子总动能的一小部分 - 平均约为十分之一只有在罕见的幸运情况下,碰撞才会涉及质子的大部分动能这意味着需要以10 TeV的广告能量进行许多碰撞才能获得实际释放能量接近该数量的能量在2009-2010运行之后,大型强子对撞机将被关闭,并进行升级以使其能够达到更高的能量测量结果显示,某些电气连接不够坚固,无法处理超过10 TeV的操作最终目标仍然是达到14 TeV Landsberg认为LHC最终会达到这种能量,但不确定需要多长时间他说,无论是“一年,两年还是三年是任何人的猜测”但大型强子对撞机是一台非常复杂的机器,所以当科学家获得更多运行经验时要小心谨慎是有道理的,他说:“学习驾驶时,你不会以发动机曲线周围100英里/小时的速度开车 - 你在停车场周围慢慢走“与此同时,费米实验室有机会找到标准模型最后看不见的组件的第一个证据,即希格斯玻色子,它被认为赋予其他粒子质量,兰茨贝格说但是,费米实验室只能击败大型强子对撞机找到希格斯,如果粒子相对较轻,可以合理地经常生产费米实验室能够进行探测,他说更多关于这些主题: