歐洲核子研究中心(CERN)3月30日宣布，跨越日內(nèi)瓦市郊瑞士法國邊界的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(Large Hadron Collider，簡稱LHC)上，總能量為7萬億電子伏特的兩個(gè)束流對(duì)撞，在發(fā)生兩次故障后最終獲得成功。這是世界上目前能量最高的對(duì)撞。
此次對(duì)撞實(shí)驗(yàn)首次向媒體開放48小時(shí)。中國科學(xué)院高能物理所CMS(緊湊繆子線圈)實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)程控制中心通過網(wǎng)絡(luò)向媒體直播了對(duì)撞實(shí)驗(yàn)過程。
“此次對(duì)撞成功，標(biāo)志著LHC的物理研究的開始，標(biāo)志著一個(gè)激動(dòng)人心的粒子物理新時(shí)代的到來。”中國科學(xué)院高能物理研究所粒子天體物理中心研究員陳國明說。
據(jù)悉，對(duì)撞的兩個(gè)束流，每個(gè)束流帶兩個(gè)束團(tuán)，每個(gè)束團(tuán)由50億個(gè)質(zhì)子組成，每個(gè)質(zhì)子的能量為3.5萬億電子伏特。質(zhì)子的速度是光速的99.999995%(比光速慢億分之五)。按計(jì)劃，本次運(yùn)行后4個(gè)月內(nèi)，每個(gè)束團(tuán)的質(zhì)子數(shù)將上升到800億個(gè)。
北京時(shí)間30日下午3點(diǎn)左右，正當(dāng)記者們?cè)诟吣芩鵆MS實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)程控制中心聚精會(huì)神地觀看對(duì)撞實(shí)驗(yàn)時(shí)，CERN傳來消息：由于對(duì)撞機(jī)保護(hù)裝置導(dǎo)致束流意外丟失，對(duì)撞未能如期實(shí)現(xiàn)。研究人員不得不繼續(xù)對(duì)機(jī)器進(jìn)行調(diào)試。
陳國明介紹，2008年的LHC實(shí)驗(yàn)失敗，發(fā)生爆炸事故，在其后的一年多時(shí)間，CERN對(duì)LHC進(jìn)行了檢修和調(diào)整，并增加了保護(hù)裝置。此次束流丟失正是此保護(hù)裝置所致。
不過，CERN研究人員隨即表示，這是他們意料之中的事情：“我們已經(jīng)等了20年，可以再耐心等一會(huì)。”幾個(gè)小時(shí)后，CERN研究人員想要再次進(jìn)行對(duì)撞，又一次發(fā)生了故障。不過，功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過進(jìn)一步調(diào)試后，北京時(shí)間30日晚上7點(diǎn)零6分，總能量為7萬億電子伏特的兩個(gè)束流對(duì)撞成功。
“做科學(xué)實(shí)驗(yàn)，尤其是在能量這么高的機(jī)器上開展實(shí)驗(yàn)，是一件非常有挑戰(zhàn)性的事情，不會(huì)像開party一樣，客人一來就可以看到慶祝的時(shí)刻?！备吣芩L陳和生向記者介紹,“LHC是世界上能量最高的機(jī)器，非常復(fù)雜，在調(diào)試過程中，由于束流丟失未能如期實(shí)現(xiàn)對(duì)撞，并不意味此次對(duì)撞實(shí)驗(yàn)失敗。北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)在調(diào)試過程中也經(jīng)常出現(xiàn)束流丟失的情況，這是調(diào)試過程中碰見的正常狀況?！?/P>
歐洲核子研究中心將連續(xù)運(yùn)行LHC 18到24個(gè)月，以便為LHC上面的各個(gè)實(shí)驗(yàn)提供足夠的數(shù)據(jù)來進(jìn)行物理研究。這一階段的運(yùn)行過后，LHC將關(guān)機(jī)進(jìn)行徹底修理，為14TeV對(duì)撞作準(zhǔn)備。
歐洲核子中心的所長Heuer說，兩年的連續(xù)運(yùn)行是一個(gè)離譜的要求，但這個(gè)努力是值得的，這可以補(bǔ)償前次失敗所失去的時(shí)間，使物理學(xué)家們可以有機(jī)會(huì)做出他們的成果。
LHC：將開啟粒子物理時(shí)代
陳和生介紹，LHC是世界上最大的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，建在周長為27公里的環(huán)形隧道里。隧道埋在地下50到175米處。LHC的設(shè)計(jì)目標(biāo)是對(duì)撞兩個(gè)反向回旋的質(zhì)子束流。質(zhì)子束流的總能量最高能達(dá)到14萬億電子伏特。
LHC的隧道里安放了4個(gè)探測(cè)器CMS(緊湊繆子線圈)、ATLAS(超環(huán)面儀器)、LHCb(底夸克探測(cè)器)和ALICE(大型離子對(duì)撞機(jī))?？茖W(xué)家們期望在能量為數(shù)萬億電子伏特的質(zhì)子對(duì)撞中發(fā)現(xiàn)有意義的新物理，例如難以捉摸的黑格斯粒子，它是一種理論上預(yù)言的能解釋其他粒子質(zhì)量起源的新粒子和組成暗物質(zhì)的粒子，而這些暗物質(zhì)構(gòu)成了宇宙的大部分物質(zhì)。但LHC的科學(xué)家們并不期待在第一天就發(fā)現(xiàn)新的粒子，因?yàn)榭茖W(xué)研究是一個(gè)長時(shí)間的過程。
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