2008 年最佳科学发现

2008 年 9 月 10 日,世界在有史以来最伟大的粒子物理实验面前保持沉默。大型强子对撞机 (LHC) 旨在帮助科学家回答粒子物理学中未解决的主要问题并改变我们对宇宙的理解,旨在成为世界上最强大的粒子加速器,拥有无与伦比的能量。

在过去的几十年里,物理学家已经能够详细地说明构成宇宙的基本组成部分以及它们之间的关系。这种理解总结在粒子物理标准模型中,但它所包含的空白为实验数据留下了空间,而这可以通过大型强子对撞机来实现。经过近 15 年的规划和理论方法,物理学家可以使用粒子加速器来研究宇宙中最不为人所知的组成部分。无论实验结果如何,粒子物理学的新知识cs 即将出现,彻底描述自然的基本规律,但也超越了范式。

大型强子对撞机 (LHC) 是欧洲核研究组织 (CERN) 在法国/瑞士边境地下约 100 m 处启用的复杂科学仪器。 LHC 由 27 公里长的超导磁体环和众多加速仪器组成,可增加过程中粒子的能量,是 CERN 加速器综合体的最新成员。

在大型强子对撞机内,两束亚原子粒子(强子)以每秒 11.245 次的速度几乎以光速沿相反方向行进,每绕一圈都会获得能量,然后相互碰撞。物理学家利用大型强子对撞机通过两束光束在加速器环周围四个位置的实际碰撞来重建大爆炸后的条件。光束以 7 TeV(太电子伏)的极高能量碰撞,对应到 14 TeV 的头对头碰撞,而以微米精度测量粒子的巨型设备每秒发生 6 亿次碰撞。 LHC 探测器建立在高度复杂的电子触发系统之上,能够以十亿分之一秒的精度快速、灵敏地测量粒子的运行时间。

光束通过强磁场围绕粒子加速器环进行引导,磁场由总共 9,300 个不同品种和尺寸的超导电磁体实现。电磁体由电缆制成,可以巧妙地传导电力而不损失能量,需要在 -271C 的温度下冷却,这比外太空还要冷。

为了避免与大型强子对撞机内部的气体分子碰撞,粒子束在超高真空中传播,内部压力比月球压力低十倍,使加速器成为太阳系中最空的空间。

六个实验大型强子对撞机的所有实验均由来自世界各地研究机构的科学家进行,但每个实验都是独一无二的,并以其单独的粒子探测器为特征。

ATLAS 和 CMS 这两个大型实验是在通用探测器上进行的,旨在通过关注加速器中碰撞产生的粒子来分析最大范围的物理现象。实验有两个独立设计的加速器,以便交叉确认每个实验的结果。

ALICE和LHCb这两个中等规模的实验是在专门的探测器上进行的,旨在分析LHC碰撞与特定现象的关系。

TOTEM 和 LHCf 这两个小型实验主要关注在碰撞过程中相互擦过的质子和粒子。

大型强子对撞机可以获得其他粒子加速器以前无法达到的能量,但大自然在宇宙射线碰撞中始终会产生更高的能量。为此,科对此类高能粒子碰撞结果安全性的担忧已提交给大型强子对撞机安全评估小组(LSAG)。在新的实验数据和理论理解的背景下,LSAG 报告称,Nature 的碰撞远强于 LHC 的碰撞,因此没有理由担心实验的安全性。

2008 年 9 月 10 日,世界在有史以来最伟大的粒子物理实验面前保持沉默。大型强子对撞机(LHC)是横跨法国/瑞士边境的巨大粒子加速器,由于氦泄漏导致大型强子对撞机关闭了一段时间,因此未能重现宾爆炸之后的条件。物理学家尚未获得有关宇宙基本原理的新知识。然而,大型强子对撞机正在修复,预计粒子将在 2009 年左右再次开始旋转。人造黑洞的诞生将告诉我们更多关于我们存在的信息。的方式。系好安全带,享受吧!


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