世界最大粒子加速器重啟將尋找新粒子

發布時間：2015-4-6 11:46 發布者：lichen

關鍵詞：加速器

“就是今天！”歐洲核子研究中心(歐核中心，CERN)的物理學家、相關部門負責人博爾德里（Frédérick Bordry）昨天在瑞士調控中心發出這樣一條推特，在經歷兩年停機維護、加固升級及數月重啟準備后，世界最大的粒子加速器——歐洲大型強子對撞機（LHC）當天正式開啟第二階段運行，物理學家們又開始新一輪的尋找神秘粒子之旅。

歐洲大型強子對撞機是目前全球最大、能量最高的粒子加速器，它通過埋入地下100米深、總長27公里的超導磁鐵加速并碰撞粒子，可在微觀尺度上還原宇宙大爆炸后的宇宙初期形態，幫助科學家研究宇宙起源并尋找新粒子。

重啟比原計劃晚了一周，因為對撞機磁路在3月21日出現了故障。

歐核中心在公報中說，歐洲大型強子對撞機于當地時間5日上午10時41分發射出第一束質子束流，另一束相反方向的質子束流于5日中午12時27分發射，兩束質子束流循環的注入能量為0.45萬億電子伏特。

CERN的相關部門負責人博爾德里（Frédérick Bordry）

世界最大粒子加速器歐洲大型強子對撞機（LHC）

質子束流在總長27公里的環狀隧道內，以接近光速的速度進行對撞。物理學家們在對撞過程中尋找未知的神秘粒子。據信，這些粒子在大爆炸后的宇宙形成過程中扮演了重要角色。

按規劃，歐洲大型強子對撞機第二階段運行可實現每個質子束流產生6.5萬億電子伏特的能量，進而在今夏實現以創紀錄的13萬億電子伏特的質子束流總能量進行對撞實驗。公報說，未來數天科研人員將會在檢查各系統狀況后逐步提升質子束能量。

公報說，在對撞機停機期間，歐核中心強化了對撞機的1萬個超導磁鐵連接點，安裝了超導磁鐵保護系統，同時改進增強了制冷、真空及電子系統。隨著今夏將以13萬億電子伏特的質子束流總能量運行，歐洲大型強子對撞機實驗將探索希格斯玻色子機制、暗物質、反物質等更多未知領域。

歐洲大型強子對撞機于2008年9月建成運行，首階段運行于2012年末結束。該階段的兩個強子對撞實驗項目ATLAS和CMS均證實了“上帝粒子”希格斯玻色子的存在，理論上認為希格斯波色子是構成宇宙的最基本組成部件之一，解釋了為何其它粒子會擁有質量。

根據這一理論，在宇宙大爆炸后，希格斯場和與之對應的粒子——希格斯玻色子一同形成。而希格斯場，這種看不見的力賦予了其他基本粒子質量的屬性。

研究者們想要借此揭開有關宇宙基本組成的更多迷題，他們希望能在未來幾年首次獲得暗物質存在及其組成的實際證據。

德國電子同步加速器研究所（DESY）所長姆尼克（Joachim Mnich）表示，"大型強子對撞機以更高的能量重啟，給予了進入新未知領域和發現新物理現象的機會，比如證明暗物質的存在"。

目前DESY的150名工作人員參與了歐洲粒子物理研究所的實驗項目，而世界范圍內有上萬名科學家參與了該實驗。

世界最大粒子加速器歐洲大型強子對撞機（LHC）

中國粒子物理學迎頭趕上

Majorana（馬約拉納）和Gerda（鍺探測列陣）其實都是女子名，它們指的是兩個歐、美聯合項目。這兩個項目都在“搜尋反中微子”（確認中微子是否就是自己的反粒子，可發生“無中微子雙β衰變”）——在物理學中，目前尚未發現任何支持反中微子存在的證據。但是如果得到證實，可以將科學的發展向前推進數十年。因為這可以解釋宇宙中暗物質的組成，從而揭開自然科學史上的一大迷題。

盡管歷經多年，無論馬約拉納研究還是鍺探測列陣研究都沒拿出有力的結果。德國之聲去年曾在一篇評論中稱，不過在中國人還沒有加入這一研究前，這不算太糟糕。然而現在，中國人不但加入而且似乎超過了西方——至少他們已經為此創造了最好的條件。

梅東明是建造反中微子探測器最有聲望的專家之一，本已在美國工作多年。然而當聽說自己的祖國也開始進行這項研究后，他回國了。誰能為此責怪他呢？他的美國同事此前做夢也沒想到，中國有一天會成為比美國更吸引人的研究地。

要想證明反中微子的存在，還需要另一種極難提取的物質——鍺。梅東明這些研究人員用高純度鍺制造的探測器要追蹤反中微子，還需要一個特別的環境。這個環境不僅需要最先進的電子設備，也需要極度純凈的技術，光是實驗人員身上的微塵粒就能導致結果有誤。在這些問題上，中國人需要幫助。

更重要的是這樣的實驗必須完全避過各種宇宙輻射，因此搜尋反中微粒子的實驗室必須建在地下深處。所有這些，人們都一直沒想到中國人能做到。然而如今，他們在四川省的深山區開始挖建世界最深的實驗室（中國錦屏地下實驗室——觀察者網注，由清華大學與雅礱江流域水電開發有限公司共建）。其中的一廳已經建成，剩余的七廳預計在2018年前完工。最晚到那個時候，中國人就將擁有比意大利中部的、領先世界的大薩索山實驗室更先進的地下實驗室。大薩索山地下實驗室現在整體陷入停滯：西方研究人員很難找到用于修建微子探測器的5億歐元，因此他們羨慕地望著東方——在那里，錢不是問題。

這個東方實驗室在一定程度上，算是雅礱江八萬人施工的世界最大圍堰的副產品。相比之下，大薩索山的歐洲地下實驗室看上去像是間游戲室。針對微子物理學家擔憂的宇宙射線，在四川山下要比在大薩索山下弱200倍。四川實驗室還將前所未有得裝備一個由1000公斤高純度鍺制造的探測器——這至少耗資5億歐元。中國已經是一個高科技國家，而且正在成為一個航天大國。如今，中國也要在最頂尖的基本粒子物理學中立足。

歐洲人，其中也包括慕尼黑馬克斯·普朗克物理研究所的研究人員，已被野心勃勃的中國人所吸引，以至于他們新近一致決定和中國人合作——而且是在中國人的領導下。而美國人則更持懷疑態度，他們最多愿意充當顧問。對于這項研究而言，更好的當然是大家一起搜尋。然而這對于正處于上升和下降中的大國代表們來說很難。歐洲和美國合作的非常不錯，而這也體現了在一個多元化的世界秩序下，應該共同解決世界大問題，而這就要求每位參與者都學著退一步。獎勵將是一個由美、歐、中研究者共同獲得的諾貝爾物理獎以及一個政治上的巨大進步。

本文地址：http://m.qingdxww.cn/thread-147726-1-1.html 【打印本頁】

本站部分文章為轉載或網友發布，目的在于傳遞和分享信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責；文章版權歸原作者及原出處所有，如涉及作品內容、版權和其它問題，我們將根據著作權人的要求，第一時間更正或刪除。