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世界最大对撞机模拟宇宙爆炸中国投数千万图

发布时间:2019-10-13 06:02:03

  世界最大对撞机模拟宇宙爆炸 中国投数千万[图]

  科学家10日在靠近法国和瑞士边境的地下实验室开启大型强子对撞机,由此开始高速粒子对撞系列实验。如果成功,这一系列实验将模拟宇宙大爆炸发生时的状态,有助人类进一步探索宇宙起源之谜。

  质子束流细如发

  当地时间10日上午9时30分左右(北京时间10日下午3时30分左右),随着一束质子束流注入对撞机,实验正式启动。负责实验的欧洲核子研究中心发言人葆拉・凯特帕诺说:“质子束流粗细如同一根头发。”

  这台对撞机是世界最大的粒子加速器,建于瑞士和法国边境地区地下100米深处的环形隧道中。

  5秒钟后,实验项目位于日内瓦的控制室内电脑收到信号,显示实验进展顺利。

  开足马力的对撞机能够确保数万亿粒子以高速流过将近27公里长的地下隧道,最高速度将近每秒钟30万公里,相当于光速的99.99%。以如此高速,质子束流每秒可在隧道内狂飙11245圈,单束能量达到7万亿电子伏特。

  不过,10日实验注入对撞机的质子流运动速度相对较慢,每隔几公里为一段,在隧道中移动。这是为了检测所有设备是否运行正常,包括安装在隧道壁上为数不少的粒子探测器。

  实验启动近一个小时后,两个白点在控制室的电脑屏幕上闪烁,显示质子束流已沿隧道环绕一周,成功完成顺时针方向“首航”。

  此后,科学家将多次重复粒子加速测试,不断提高束流速度,尝试从顺时针和逆时针两个方向反复实验,以确认没有阻碍。

  就像机关枪对射

  一切就绪之后,科学家将着手准备粒子高速对撞实验,继而再现宇宙大爆炸发生后万亿分之一秒内的情形。

  着手粒子高速对撞实验前,科学家会尝试从两个方向同时发射质子束流,以较低强度进行粒子对撞。

  装置于隧道内的超导磁铁负责为发射自两端的质子束流“掌舵”,确保它们能够在隧道内密布粒子探测器的4个压缩室内相遇。“这就好像彼此瞄准的机关枪射出子弹,”物理学家丹尼尔・丹内格瑞解释说:“一些子弹会擦身而过,一些子弹会撞击在一起。”

  现阶段尚未确定进行粒子高速对撞实验的日期。实验初始阶段将以较低速度、较小规模进行粒子对撞以积累经验。

  据估计,粒子高速对撞实验最早有望在今年年底进行,最晚则可能在一年以后。届时,运行方向相反的两束高速质子束流将在隧道内对撞,碰撞点将释放巨大热量和能量,与宇宙大爆炸发生时的情况相仿,只是规模较小。碰撞点产生的高温可达到太阳中心温度的10万倍。

  探寻“上帝粒子”

  一旦粒子高速对撞成功,科学家将借助粒子检测器,在电脑显示器上观察撞击后的粒子如何聚拢在一起、各自散开或就此消融。上述条件下,科学家们有望发现希格斯玻色子是否存在。

  在粒子物理学标准模型预言的62种基本粒子中,其他粒子基本都已被实验证实,只有希格斯玻色子迄今仍未“显形”,因此有“上帝粒子”之称。

  中国投入数千万元

  大型强子对撞机项目由欧洲核子研究中心发起,所涉及的人力、物力、财力和规模堪称人类历史上最大规模物理实验。整个项目已经耗时将近20年,耗资数十亿美元。来自80多个国家和地区的7000多名科学家参与了大型强子对撞机的相关实验项目。中国在相关实验中投资数千万元人民币并将参与物理分析。中国近十所科研院所和高校的科研人员参加了大型强子对撞机上所有4个大实验的大型探测器的建造。据新华社专电袁原

  名词・希格斯玻色子

  大型强子对撞机的重要任务之一是寻找粒子物理学标准模型中最后一种未被发现的基本粒子――希格斯玻色子。标准模型是一套描述强作用力、弱作用力、电磁力这3种基本力及组成所有物质的基本粒子的理论,但它有个致命缺陷,就是无法解释物质质量的来源。为此,英国科学家彼得・希格斯提出希格斯场的存在,并进而预言了希格斯玻色子的存在。假设出的希格斯玻色子是物质的质量之源,其他粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋,受其作用而产生惯性,最终才有了质量。

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