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2019-05-14 10:52:00

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  在瑞士日内。瓦的欧洲原子能研究中心(。CERN)就聚集了一帮世界顶。尖科学家,几十年来,上下求。索,探究宇宙奥。秘。CERN震惊物理。界的成果,当属利用。大型强子对撞机(。LHC)发现。了希格斯玻色子。这种亚原子。粒子又被。称为“上帝粒子”。。它的发现,为粒。子拥有质量提供了最强大的佐证。

  每年4月启。动,12月中。旬停下来,。这个庞大的科研大机器在遥远的。瑞士日内瓦不舍昼夜地。运转着。借助于对撞机产生的前。所未有的能量,随时在上。演实验室微缩版“宇宙大爆炸”。。日前,华西都市报记者。有幸在研究。中心的中方研究员、北。京大学教授钱思进和粒子物理学家。任忠良博士的带领下。,零距离探访这神秘的地下“粒子。物理王国”。 。 华西都市报-。封面新闻记者探访欧洲原子能研究中心。

  如何制造宇。宙大爆炸

  借助大。型强子对撞器,这里的科学家们。得以制造“迷你版”宇宙大爆。炸之后的瞬间状况,从而探究“暗。物质”,“暗能量”等宇宙之谜。

  记者到。访时,正值瑞士隆冬。。

  研究中心被茫茫白雪覆盖,。看起来有些寂冷,。而中心内的学术气。氛却是分。外浓烈,随时可见不同肤色、。不同装束的学者聚在一起,操各。种口音的英语。或法语讨论问题。

  记者此行想要探访的大型强。子对撞器就坐落在日内。瓦附近瑞士和法国的交。界朱拉山地下100米。深、总长27公。里的环形隧道内。它在20。08年5月。投入运行后,一年工作从4。月底开始启动,一直运行。到12月份中旬停下来。

  钱思进教授详细阐述了大。型强子对撞。机的对撞。原理和路。径。首先,从。氢气瓶中产生一束质子。包,注入到加速器。系统里面去加速。质子沿。着环形隧道行进,不。断加速,持续获得能量。

  “和大家想象。中不一样。,质子进入加。速器后并不是沿。着一条直线运行。的。”钱教授说,就像火箭发。射一样,。要经历多次加速的。过程,质子的能量经历不。同等级的加速后。达到最大值。作为目前。全世界最大,能。量最高的一个粒子加速器。,它可以把质子加速到7万亿。电子伏特的能量。——这是以前从来没有达到过的。

  “当两个。七万亿电子伏特的质子,以接近。光速的速度进。行对撞时,产生十。四万亿电子伏特的火球,这。个火球的温度可以达到10的16。次方,相当于。太阳中心。温度的十亿倍。宇宙。是140亿。年以前由大爆炸产生的,这。就相当于把时。间推回到140亿年以前的宇宙产。生初期的极高。温高压的。一个状态。在这里,科。学家试图通过制造“。迷你版”。宇宙大爆炸之后的瞬。间状况,探秘“暗。物质”,“暗能量”等其他。未解之谜。 。 钱三强之子钱思进教授跟记者讲解对撞机上的探测器。

  怎样发。现上帝粒子

  探测器中安置的超环面仪器。抓取碰撞影。像的速度可达。每秒4000万次,从。而在粒子级别上记录任何细微。的变化。“上。帝粒子”就是这样被发现的。

  质子不断加速,最终以接近光。速的速度运行。一秒钟要在2。7公里隧。道里面转到超过一万亿一千五百圈。

  对撞后,新粒。子如何被发现呢?

  “这。个时候探测器会帮。助我们。”钱教授告诉。记者,对撞机内,有两。条平行的束流管道,。这就是质子。运行的通道了。在整。个对撞过程中,两。个束流管。彼此平行。,从不交叉。只在四个点交。汇,那就是。所谓的对撞。点。每个。对撞点各装有。一个探测。器,他本人就在其中一个探测器工作。

  研究中心中方研究员、粒。子物理学家任忠良博士告诉记者。,对撞机发。射的粒子束。经过这个探。测器时发。生碰撞,产生的粒子。沿着碰撞半径方向向外发散。,这些肉眼。难以察觉的。物理现象都会在这一。高性能探测器上留下影像。探测器。中安置的超环面仪器抓取碰。撞影像的。速度可达每秒4000万。次,从而在粒子级别上记录任何细微的变化。

  为处理由此产生的海量数据,。3000台计算机会同时运转。,从大量无效碰撞数据中选取符。合研究需要的少数粒子高能对头。碰撞记录并加以分析。即。便如此,筛选出的有用数据量仍大。得惊人。这一探测器运行一年产。生的数据如用DVD光盘。刻录,所有光盘铺排起来将长达7公里。

  “碎。片是什么粒子,。运行速度有多快,能。量多大?”钱。教授告诉记者,探测器。会将这些碎片搜集起来,同时运。用一套强大的信息处理。系统,将。碎片的信息储存,再倒推,重现粒。子本身的特质。。“通过多。次对撞,发现,倒推的。过程,我们可以发现以前并不存。在的粒子,希格斯玻色子就是这样。被发现的。” 大型强子对撞机局部图。

  科学使命新粒子在哪。里

  2035年后,CE。RN计划建设。新一代环形对撞。机,轨道。总长将达1。00公里,以进一步。寻找新粒子。

  从质子发射。到注入加速器系统,最后越来越。快,接近。光速,大概需要45。分钟。从氢气瓶中产。生质子,到质子达。到设计的能量去对撞,对。撞发生后,两束质子可以一直对。撞下去,一直对撞到37小时。

  希格斯玻色子发现之后,下一。个新粒子是什么?目前还没有定。论。不过,大。型强子对撞机。依然在每天坚持不懈地工作着。“。质子是复。合粒子,直径是。10的负1。5次方米,。相当于纳米。粒子的百万。分之一,尽管束流光点是1。6微米,。但是它还是比质子本。身大十亿倍。,不管怎么做,大量。的质子都是对撞不了,。都是错过的,所以要不。停地来回循环,这个过程可。以持续到37小时。”。任忠良说,37小时对。撞周期结束。后,这个束流已经耗尽了,45分钟再产生新的束流,再进行对撞。”

  目前,大强子。对撞机已经达到其设。计能量。希格斯玻色子之后。,下一个新粒子在哪里?对此,。科学家认。为,要进一步寻找新粒子,。需建设能量。和精度更高的机器。

  据介。绍,这台。大强子对撞机会运行到2035。年,此后,CERN计。划建设新。一代环形对撞机,轨道。总长将达100公里。C。ERN将在。5年内公布。“未来环形对撞机”的完整设计。报告和造价。“但在任何关。于新对撞机。的决定敲定前,。我们需要积累更多来自LHC的。结果,这些结果将决定未来。选择的方向。。”CERN有关负责人接受采访时说。

  观点交锋再论

  中国要不要建超大型对。撞机

  受访专家:关键能否吸引国家。合作

  2016年9月4。日《知识分子》刊发了杨振宁的文。章《中国今天不宜。建造超大对。撞机》。随后。,中国科学院高。能物理研究所所长王贻芳撰文《。中国今天应该建造大型对撞机。》驳杨振宁,由此掀起一场。“中国该不该建造超大对撞机。”的观点交锋。在。CERN参观采访时,两位中方。学者也谈了自己的看法。

  “我既不同意杨振。宁先生的观点,也不同意。主建派的观点。”任忠良认为,。中国建造超大对撞机,技术方面暂。且不论,关键是能否吸。引国际合作。。他以大强子对撞机的一个AT。LAS探测器为例进。行了说明。这个探测器是由来自于。38个国家。,178个大学研究所,30。00多个科学家,花。了16年时间研制而成,本身耗资。5.5亿瑞士法郎。至。于运行费用,每一次运行都是一。次“烧钱”的过程。他表示,仅。仅是整个加速器耗电量就达。到了220兆瓦,相当于日内瓦。民用电量的一。半,要花掉8。000万到。1亿瑞士。法郎去运转。。这些费用除了欧洲原子。能研究中心外,德国、瑞士等成员国分别承担了费用。

  “大强子对撞机,本。身就是一。个国际合作的产物。。”在任忠良看来,与其。花费巨额资金重新建造一。个,不如中国加入进来。。“这边不仅是做基。础研究,还可以派大量的。工程师,技术员。加入到这个项目的。建设里边来,从而学习各方面的高科技。”

  钱思进。在接受采访时谈了自。己的感受,他。1988年就到了欧。洲原子能研。究中心进行科学实验,。这里花费了近60年时间才慢。慢稳定下来。至于中国。要不要建。设超大对撞。机?他认为“科学发展不能冒进。”

  烧钱对撞机

  一个探测器:5.。5亿瑞士法郎

  LHC上的一个探。测器便是由来自于38个国。家,178个大学研究所,3。000多个科学家,花了16年。时间研制而成,本身耗资5.5。亿瑞士法郎。

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