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全球最大强子对撞机正式启动 将再现宇宙大爆炸情形 |
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| 时间:2008-9-11 4:20:24 |
来源:东方今报
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10日,经过十几年的建造,欧洲核子研究中心大型强子对撞机正式启动,并成功实现了第一束质子束流贯穿整个对撞机,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,寻找上帝粒子希格斯玻色子,揭开宇宙起源之谜。 第一束质子束流成功“首航” 当地时间10日9时38分(北京时间10日15时38分),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。 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束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,显示质子束流已经沿隧道环绕一周。在场科学家欢呼鼓掌,庆祝第一束质子束流成功完成顺时针方向“首航”。当地时间15时30分,第二束质子束流贯穿大型强子对撞机。 这以后,科学家将多次重复粒子加速测试,不断提高质子束流速度,尝试从顺时针和逆时针两个方向反复实验,“只有当两个方向各有一束质子束流过来,你才知道确实没有阻碍,是开始工作的时候了”。 将再现宇宙大爆炸情形 一切就绪之后,科学家才会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。 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。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。 当前盛行的宇宙学观点认为,宇宙起源于大约150亿年前的一次大爆炸。当时所有物质高度密集于硬币大小的一点,因为温度极高发生大爆炸。爆炸发生后,物质向外膨胀形成宇宙,先后诞生星系团、星系、银河系、恒星和太阳系,以及包括地球和人类在内的一切。 探寻质量之源“上帝粒子” 如果最后实验成功,科学家将分析撞击中产生的数百万粒子,求证希格斯玻色子的存在。 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,只有希格斯玻色子迄今仍未“显形”,因此有“上帝粒子”之称。 这种粒子44年前据英国物理学家彼得·希格斯猜想提出,据信是物质质量之源以及电子和夸克等形成质量的基础。希格斯提出,其他粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋,受它的作用产生惯性,最终有了质量。如果没有质量,宇宙大爆炸后产生的物质无法形成星云和行星,生命起源更无从谈起。 大型强子对撞机在今后10到15年内将持续进行实验,由此产生的大量粒子数据将交由全球各大学和研究机构的实验室分析。 这一项目的法国方面负责人罗伯特·艾马说:“无论实验带来什么发现,都将极大丰富人类对世界起源的认识。” 耗资数十亿美元,规模史上最大 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的物理实验。 大型强子对撞机的研究对象是微小的粒子,但这台机器本身却体积庞大,包括埋藏在地下100米深处的将近27公里的长环形隧道。整个项目已经耗时将近20年,耗资数十亿美元。 20余名中国科学家参与实验 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。中国多个科研机构和多所大学的研究人员参加了部分实验。 清华大学物理系教授邝宇平透露,20余名中国科学家也参与了“大型强子对撞机”项目。在科技部、自然科学基金委、中国科学院的共同资助下,中科院高能物理研究所、北京大学、中国科技大学等单位的研究人员成为LHC项目的一部分。 新华社专稿 ■大型强子对撞机之最 ●世界上最大的机器 周长2.6659万米,内部共有9300个磁体;其制冷分配系统的八分之一已堪称世界上最大的制冷机。 ●世界上最快的跑道 质子穿行速度可达光速的99.99%,每秒总共能发生约6亿次撞击。 ●太阳系中最空的空间 大型强子对撞机的内压是10~13个大气压,比月球上的压力小10倍。 ●银河系中最热的热点 当两束质子束流相撞时,它们将在一个极小的空间内产生比太阳中心热10万倍的高温。 ●制造宇宙最低温 制冷系统将对撞机保持在零下271.3摄氏度(1.9开氏度)的超低温环境下,比外太空温度还低。 ●世界上最强大的超级计算机系统 产生数据每年可刻10亿张双面DVD,将利用分布在全球的数万台电脑构成的网格进行分析。 ■对撞机毁灭地球之争 被起诉可能毁灭地球 9月10日,LHC开展对撞实验。对此,一些欧洲科学界人士声称,实验产生的黑洞可以吞噬地球。或者,强子对撞机将产生一类名为“奇异微子”的粒子,将地球变成一团沉寂、收缩的“奇异物质”。他们甚至到法院起诉资助该项目的20个欧洲国家,要求停止或推迟这个项目。 欧洲核子研究中心否认有这种可能性。这家机构的发言人吉利斯称,相关言论是“胡说”。他说,实验可能产生的最危险后果是质子束流在全速运转情况下失控,但即便如此也只会对强子对撞机造成损坏,在隧道上撞出几个坑。 综合新华社电 |
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| 【责任编辑:郑国锋】 |
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