强子对撞机

北京时间2月4日消息，据国外媒体报道，欧洲核子研究中心(CERN)发言人詹姆斯吉利斯2月3日表示，在最新一轮实验中，大型强子对撞机(LHC)项目科学家可能会揭开物质质量之源的谜团。大型强子对撞机此次将不间断运行近两年时间，直至2011年底。 大型强子对撞机是世界上最大、最昂贵的科学设施，将于本月晚些时候再度启动。吉利斯在接受媒体采访时表示，科学家或能在这次实验期间揭开希格斯玻色子的庐山真面目。希格斯玻色子的特性难以捉摸，被称为“上帝粒子”，科学家认为它是物质的质量之源。苏格兰物理学家彼得希格斯在30年前曾表示，希格斯玻色子或许能解释物质如何聚在一起，创造宇宙及宇宙万物。 吉利斯在谈到希格斯玻色子时说：“只要它确实存在，我们发现它的几率将相当大。”据吉利斯介绍，大型强子对撞机这次将运行18至24个月，在此期间它将给科学家带来丰富的信息和数据。大型强子对撞机是一座位于瑞士与法国边界、日内瓦近郊的粒子加速器与对撞机，作为国际高能物理学研究之用，由欧洲核子研究中心负责管理。 即便大型强子对撞机不能揭开希格斯玻色子神秘面纱，这并不意味着它不存在。经过第一次的长期运行和历时一年的停工准备，大型强子对撞机可能会再次在最高能级启动。吉利斯说：“要想捕获希格斯玻色子，这或许是我们所需要的能量强度。”大型强子对撞机于2008年9月首次启动，但在长达27公里的地下环形隧道发生爆炸后被迫关闭。 这台对撞机旨在推动以相反方向高能运转的粒子撞击。数十亿次撞击将产生大量数据，以供欧洲核子研究中心和全球各地一万名科学家研究和分析，每一次撞击都会产生类似于137亿年前宇宙大爆炸发生瞬间的状态，有助人类进一步探索宇宙起源之谜。宇宙大爆炸喷射的物质最终形成了恒星、行星和地球生命，但希格斯理论认为，只有在希格斯玻色子这样的粒子将物质聚集在一起，赋予其质量，上述一幕才有可能发生。 大型强子对撞机2009年底大约运行了两个月，令粒子束在地下隧道撞击产生了2.36万亿电子伏特(TeV)的能量，这也是质子流对撞能级的最高纪录。上周，在法国小城夏蒙尼召开的会议上，欧洲核子研究中心的物理学家、工程师和项目经理决定长期运行大型强子对撞机，冬天也不关停。 吉利斯表示，如果一切按计划顺利进行，对撞产生的能量最终将达到7万亿电子伏特。到明年年底，大型强子对撞机将再次关闭12个月之久，以便工程师可以对环形隧道进行维护，安装大量新设备，为接下来的新一轮对撞实验做准备。下一轮对撞实验可能在2013年开始，目标是产生14万亿电子伏特的能量。作者：孝文 来源：新浪科技 发布时间：2010-2-4 10:43:44

2013年01月04日 来源： 腾讯科学 http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20130104/00241d8fef0e1250634023.jpg 大型强子对撞机将进行全面检修，以准备在2015年对暗物质、额外纬度和其它宇宙进行探索。 腾讯科学讯（过客/编译） 当谈到关闭有史以来最强大的核粒子加速器时，并不仅仅是按下关闭按钮的问题。欧洲粒子物理研究所的工作人员正一步步的停下大型强子对撞机。下个月当最新一次试验结束之后，位于大型强子对撞机隧道内的巨大超导磁体必须进行升温，缓慢的从零下271摄氏度回升到室温。只有到那时，工程师们才能进入隧道开始他们的工作。 这台设备去年帮助科学家们捕捉到难以捉摸的希格斯玻色子，现在需要关闭两年时间让工程师进行检修，以此来让对撞机在2015年达到它的最大能量。2008年9月大型强子对撞机首次启动几天后就发生了故障，从那以后，对撞机就被迫以一半的设计能量运行以避免再一次发生灾难。粒子加速器通过内部原子以接近光速的速度碰撞来揭示新的物理现象，这一切都是在一个8英里长的环形地下隧道里进行的。但是大型强子对撞机并不单是一台寻找希格斯玻色子的机器，它或许会揭开宇宙的其它秘密。比如说什么是隐藏在星系周围的暗物质，为什么我们是由物质组成而不是反物质。一位物理学家皮帕-威尔斯说道：“我们只进行了小部分的对撞机项目，仍然有很长一段路要走。新闻头条报道的发现只是开始，我们需要进行更多的精准测量来完善微粒的质量问题，并且更好的理解希格斯玻色子是如何产生的，以及它衰变成为其它粒子的方式。” 就其本身而言，即使大型强子对撞机恢复更高能量，暗物质是难以发现的。“暗”这个词语指的就是这种物质既不会发出光线也不会反射光线，目前为止暗物质呈现的唯一方式就是把它运用在星系上。在地球上搜寻暗物质未能揭开它的组成，但是大型强子对撞机或许能够实现这一目标。一个称作超对称性的理论提出，组成宇宙的微粒数量是我们现在所了解的两倍。威尔斯认为增强大型强子对撞机的能量应该能提高科学家创造暗物质的机会，“相比现在来说那将是一个巨大的进步，我们将把对宇宙4%的了解提高到大约25%。”大型强子对撞机可以帮助我们揭开的另外一个神秘是为什么我们是由物质组成而不是反物质。大爆炸应当将等量的物质和反物质送入到早期宇宙中，但是现在我们看到的几乎全部是由物质组成的。大型强子对撞机内部的撞击产生了大量被称作底夸克的微粒和它们的反物质相对物，两者都是大爆炸的共同结果。通过研究它们的行为，科学家们希望了解为什么自然似乎更喜欢物质而不是反物质。 工作于大型强子对撞机夸克探测装置的物理学家塔拉-希尔斯说道：“与超对称性或者希格斯玻色子不同，反物质没有理论让我们进行测试。我们不清楚为什么反物质表现的与普通物质有一点差异，但是或许那种差异能够使用更深层次的粒子物理学理论进行解答，但是我们尚未发现这一理论所包含的新物理现象。”增强大型强子对撞机的能量或许只是让科学家找到为什么重力如此微弱的原因。一个解释就是我们只承受了一小部分力，其余的以微观方式作用于额外的空间维度。剑桥大学高能物理学教授安迪-帕克说道：“我们所看到的重力场只是我们三维空间中的一部分，但事实上有许多重力场存在于第四、第五维度，或者你能幻想的任何纬度。” 量子力学定义粒子表现的像波，而且当大型强子对撞机提升到更高的能量时，碰撞微粒的波长就会变得更短。当微粒的波长小到能够与额外纬度相匹配时，这些微粒就会突然感觉到更加强烈的引力。帕克说道：“你所期待的是当你获得足够的能量时，你能够突然发现额外纬度，而且引力变得更加强大而不是微弱无力。突然增加的额外引力将导致机器内部的微粒更加分散，这就会给科学家一个明显的信号，额外纬度是真实存在的。”

据物理学家组织网报道，最近有科学家提出，世界上最强大的粒子加速器——大型强子对撞机能够用来验证超光速推进。超光速推进出现在科幻小说之中，是实现星际航行所必需的。超光速推进或许是未来太空飞船的推进方式，能够使其以接近光速的速度飞行。 超光速推进系统(hyperdrive propulsion)的想法缘起于德国著名数学家大卫-希尔伯特在上世纪20年代的研究成果。当时希尔伯特研究了一个静止物体同相对论性粒子之间的相互作用。他推算出如果粒子以超过1/2光速的速度运动，远处的观察人员会感觉粒子是被静止物体所推动的。 尽管超光速推进的想法提出已经将近百年，但是最近美国科学家富兰克林-菲尔波重又提起希尔伯特的想法，并推翻了其结论。富兰克林认为推力是相互的，相对论性粒子同样也会推动静止物体。菲尔波认为这种超光速推进能够用来推动一个静止物体获得接近光速的速度。 菲尔波将其设想比作两个不同质量物体之间的弹性碰撞。如果较重物体同较轻的静止物体相撞，较轻物体会以较重物体速度的大约两倍弹出。在超光速推进系统中，相对论性粒子能够推动静止物体以比粒子更快的速度运动。 菲尔波还认为他的设想可以通过大型强子对撞机来检验。因为作为世界上最大的粒子加速器，它能够给粒子充分加速，产生足够的推动力。菲尔波希望在大型强子对撞机内放置实验物，测量加速粒子流从物体旁通过时产生的微小力量。该试验物不会和粒子束相互影响，因而也就不会影响大型强子对撞机的正常运转。 欧洲大型强子对撞机是目前世界上最大、能量最强的粒子加速器，它位于日内瓦附近瑞士和法国交界地区地下100米、总长约27公里的环形隧道内。对撞机前后花了12年时间建造，其建造费用高达37.6亿欧元。大型强子对撞机能够将两束质子加速到空前的能量状态而后发生相撞，以验证科学家有关粒子的种种推测。功率达到最大时，数万亿个质子将在大型强子对撞机周围的加速器环内以每秒1.1245万次的频率急速穿行，它们的速度是光速的99.9999991%。 如果大型强子对撞机无法用来检验超光速推进的话，菲尔波建议使用位于美国伊利诺伊州的费米国家实验室的正反质子对撞机来进行检验。在大型强子对撞机(LHC)建成之前，世界上最大的粒子对撞实验室是美国的费米国家实验室，曾经因其第一次直接观测到T中微子而震惊物理学界。费米实验室1983年建成，耗资1.2亿美元，可以实现粒子在约1.98TEV能量下进行碰撞。而LHC远远超过了它，可以使粒子在约7TEV的能量下碰撞。因此，在费米国家实验室产生的推动力也远小于在大型强子对撞机产生的推动力。作者：唐宁 来源：新浪科技 发布时间：2009-10-13 14:27:29