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計量論壇

標(biāo)題: 歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)投入使用 [打印本頁]

作者: vandyke 時間: 2008-9-10 19:57
標(biāo)題: 歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)投入使用
歐洲核子研究中心(Cern)的大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)星期三(9月10日)首次投入使用，開始粒子對撞試驗。
這個世界上最大的粒子對撞物理試驗設(shè)備位于瑞士和法國邊界地帶的地下100米深處，其圓環(huán)形的粒子加速隧道長達(dá)27公里。歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對撞機(jī)的設(shè)計構(gòu)想形成于1980年代早期，建造計劃在1996年獲得批準(zhǔn)，耗資大約50億英鎊。建造大型強(qiáng)子對撞機(jī)的目的在于，讓粒子在盡可能高的速度下對撞，從而分離出過去不為人知的粒子成分，了解物質(zhì)構(gòu)成的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。科學(xué)家認(rèn)為，試驗中可能會發(fā)現(xiàn)一些新的粒子，而這些粒子曾經(jīng)在大爆炸發(fā)生后瞬間的宇宙早期存在過。所以說，實驗的結(jié)果可能會揭示宇宙形成的奧秘。科學(xué)家們在大型強(qiáng)子對撞機(jī)27公里長的隧道上安裝了1000多組環(huán)狀磁鐵，用來為注入隧道的質(zhì)子束導(dǎo)向。最后，以相反方向運(yùn)行的兩束質(zhì)子將被加速到接近光的速度，也就是每秒鐘運(yùn)行11000周。科學(xué)家將在隧道特定的地點讓質(zhì)子束運(yùn)行軌道偏移，發(fā)生對撞，四個巨大的探測器將記錄對撞瞬間所產(chǎn)生的粒子的行為。英國利物浦大學(xué)粒子物理學(xué)家希爾斯說，"我們對物質(zhì)的了解將會比以往任何時候都要深刻。"他說，試驗結(jié)果將展示大爆炸發(fā)生后十億分之一秒的宇宙組成狀況。

新聞來源：BBC中文網(wǎng)

作者: vandyke 時間: 2008-9-10 20:02
對撞機(jī)創(chuàng)造多項世界之最

世界上最大的機(jī)器——周長2.6659萬米,內(nèi)部共有9300個磁體；其制冷分配系統(tǒng)的八分之一堪稱世界上最大的制冷機(jī)。

世界上最快的跑道——質(zhì)子穿行速度可達(dá)光速99.99%，每秒總共能發(fā)生約6億次撞擊。

太陽系中最空的空間——大型強(qiáng)子對撞機(jī)的內(nèi)壓是10-13個大氣壓，比月球上的壓力小10倍。

銀河系中最熱的熱點——當(dāng)兩束質(zhì)子束相撞時，它們將在一個極小的空間內(nèi)產(chǎn)生比太陽中心熱10萬倍的高溫

制造宇宙最低溫——制冷系統(tǒng)將對撞機(jī)保持在零下271.3攝氏度(1.9開氏度)的超低溫環(huán)境下，比外層空間溫度還低。

世界最強(qiáng)大的超級計算機(jī)系統(tǒng)——產(chǎn)生數(shù)據(jù)每年可刻10億張雙面DVD，將利用分布在全球的數(shù)萬臺電腦構(gòu)成的網(wǎng)格進(jìn)行分析。
質(zhì)子束流明夏將達(dá)到設(shè)計能量

參與大型強(qiáng)子對撞機(jī)上CMS探測器建設(shè)的北京大學(xué)教授錢思進(jìn)10日在接受新華社采訪時指出，此次啟動還不是大型強(qiáng)子對撞機(jī)開始對撞，只是將第一束質(zhì)子束流注入對撞機(jī)，使其以接近光速的速度走通27公里環(huán)形隧道；經(jīng)過一段時間(數(shù)小時至數(shù)十小時)調(diào)試，在第一束質(zhì)子束流走通對撞機(jī)并運(yùn)行穩(wěn)定后，再注入與其平行的第二束質(zhì)子束流反方向運(yùn)行。在相向平行運(yùn)行的兩束質(zhì)子束流穩(wěn)定之后，再經(jīng)過幾天至幾個星期的極其復(fù)雜細(xì)致的同步調(diào)整，才可能開始實現(xiàn)兩束質(zhì)子束流的對撞。

錢思進(jìn)說，如果一切順利，大型強(qiáng)子對撞機(jī)將在年底前實現(xiàn)兩束各達(dá)5萬億電子伏特能量的質(zhì)子束流對撞，此能量將是以前世界紀(jì)錄的5倍。按計劃，質(zhì)子束流明年夏天將達(dá)到7萬億電子伏特的設(shè)計能量。

啟動前準(zhǔn)備工作頭緒多難度大

大型強(qiáng)子對撞機(jī)的建造難度很大，僅啟動前的準(zhǔn)備工作頭緒就非常繁多。錢思進(jìn)說，啟動前主要是完成超導(dǎo)磁鐵的冷卻和質(zhì)子束流的預(yù)加速，其中的最大難題，是將位于地下100米的27公里隧道中的數(shù)千根組成對撞機(jī)的大型超導(dǎo)磁鐵冷卻到零下271攝氏度。整個隧道分成等長的8段逐一冷卻、通電并進(jìn)行束流通過實驗，每段冷卻需要至少三四個星期，冷卻后若在實驗中出現(xiàn)任何問題又要升到室溫排除故障，升溫也需若干星期，一冷一熱就要兩三個月。盡管艱難，經(jīng)過不懈努力，所有磁鐵最終于今年7月全部冷卻成功。大型強(qiáng)子對撞機(jī)是世界上最大的冷卻系統(tǒng)，共加注了1萬噸液氮和130噸液氦，其中液氦用量達(dá)世界年產(chǎn)量的約1%。

質(zhì)子束流預(yù)加速也是個復(fù)雜過程，對每一束質(zhì)子束流，從地面到地下、在室溫下從質(zhì)子直線加速器、小環(huán)形加速器(周長100多米)、質(zhì)子回旋加速器(周長600多米)到超級質(zhì)子回旋加速器(周長約7公里)都必須進(jìn)行由小到大的4級預(yù)加速。

多國聯(lián)手中國參與

在大型強(qiáng)子對撞機(jī)上的4個大實驗中，來自80多個國家和地區(qū)的7000多名科學(xué)家和工程師共同參與制造、維護(hù)和運(yùn)行4個大探測器并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。中國在這4個大實驗中投資數(shù)千萬元人民幣并將參與物理分析。

中國科學(xué)院高能物理研究所、北京大學(xué)、清華大學(xué)、中國原子能科學(xué)研究院、中國科技大學(xué)、南京大學(xué)、山東大學(xué)、華中師范大學(xué)和華中科技大學(xué)等科研院所和高校的科研人員參加了部分實驗。

據(jù)報道，整項計劃前期已花了近20年，耗用了數(shù)十億美元。未來數(shù)年，這臺對撞機(jī)將會繼續(xù)運(yùn)作。

新聞來源：新華網(wǎng)

作者: vandyke 時間: 2008-9-10 20:07
標(biāo)題: “迷你”黑洞沒啥可怕
新華網(wǎng)北京９月１０日電（記者潘治）在許多人看來，黑洞就如同一個能吞噬萬物的怪獸一樣可怕，不過多方科學(xué)家的仔細(xì)推算和反復(fù)研究證明，１０日啟動的歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)即便真的能造出黑洞，也只是個超級“迷你”、“短命”的黑洞，根本不會對地球造成任何影響。

綜合歐洲核子研究中心、美國加利福尼亞大學(xué)等多個科研機(jī)構(gòu)發(fā)布的消息，科學(xué)家們盡管并不能肯定大型強(qiáng)子對撞機(jī)絕對不會制造出黑洞，但卻確信即使真的制造出黑洞，它也不能吞噬周邊物質(zhì)乃至整個地球。

根據(jù)測算，一個大型強(qiáng)子對撞機(jī)里制造出的黑洞，其尺度僅為百億億分之一米（１０的負(fù)１８次方米），存在時間僅為十億分之幾阿秒（１阿秒為１０的負(fù)１８次方秒）。由于它存在的時間是如此之短，根本不能吞噬任何周邊的物質(zhì)，因此不可能對地球構(gòu)成任何危害。

黑洞通常是由龐大的恒星在生命結(jié)束之后自我坍縮形成的，是一種體積極小、質(zhì)量極大的天體，在它周圍的一個區(qū)域里，連光也無法逃逸出去。早在２００１年就有科學(xué)家提出，大型強(qiáng)子對撞機(jī)能把大量能量壓縮在很小的空間里，也會形成黑洞。不過科學(xué)家也指出，與恒星坍塌形成黑洞過程極為緩慢相反，這種“人造黑洞”的消逝可能“會像雪花消融一樣容易”。

新聞來源：新華網(wǎng)

作者: vandyke 時間: 2008-9-10 20:23
標(biāo)題: 科技點評：大型強(qiáng)子對撞機(jī)有望撞出“金蘋果”
新華社記者潘治

砸在牛頓頭上的那個蘋果開啟了一位科學(xué)偉人的思想寶庫，也開啟了一個人類認(rèn)知自然的嶄新時代。１０日正式啟動的歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)有望在電光石火的粒子碰撞中，撞出若干啟發(fā)人類攀上認(rèn)知自然新高峰的“金蘋果”。

其中最值得期待的，當(dāng)屬苦尋多年依舊無處覓芳蹤的希格斯玻色子。這一被譽(yù)為粒子物理學(xué)“圣杯”的粒子，能夠完美解釋物質(zhì)質(zhì)量之源，進(jìn)而完美地支撐起整個“標(biāo)準(zhǔn)模型”的理論大廈。在現(xiàn)有科技條件下，各種加速器是人類尋找希格斯玻色子的最佳實驗裝置。而大型強(qiáng)子對撞機(jī)是迄今最強(qiáng)大的加速器，它將人類發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子的期望激發(fā)至最高。

不過，希格斯玻色子是在假設(shè)的前提下出場的，它能否被大型強(qiáng)子對撞機(jī)發(fā)現(xiàn)以及是否存在迄今依然未知。著名物理學(xué)家霍金就曾與美國密歇根大學(xué)的高迪·凱恩教授以１００美元為賭注打賭，認(rèn)為大型強(qiáng)子對撞機(jī)不會發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子。盡管如此，對霍金而言，大型強(qiáng)子對撞機(jī)極有可能為他帶來一枚“金蘋果”，即驗證他有關(guān)黑洞蒸發(fā)的理論。霍金說，雖然他認(rèn)為大型強(qiáng)子對撞機(jī)造出黑洞的可能性小于百分之一，“但如果真的能造出黑洞進(jìn)而驗證我的相關(guān)理論預(yù)言，無疑我將獲得諾貝爾獎”。

大型強(qiáng)子對撞機(jī)正式啟動質(zhì)子束流碰撞后每秒將發(fā)生約６億次的粒子碰撞。盡管目前尚無法預(yù)知這將會造就什么樣的新發(fā)現(xiàn)，但其數(shù)據(jù)分析結(jié)果無疑將有助于回答一些涉及自然和物質(zhì)本質(zhì)的基本問題，包括物質(zhì)質(zhì)量的來源、各種作用力的統(tǒng)一、暗物質(zhì)的本性、是否存在其他維度等。由此帶來的任何一項科學(xué)新發(fā)現(xiàn)，都彌足珍貴，足以成為一個個揭秘自然的“金蘋果”。

此外，在建造這一大型實驗裝置的過程中，科學(xué)家們已經(jīng)獲得了許多科研成果副產(chǎn)品。比如說，互聯(lián)網(wǎng)最初就是歐洲核子研究中心的科學(xué)家為了解決數(shù)據(jù)傳輸問題而發(fā)明的。為了解決大型強(qiáng)子對撞機(jī)海量數(shù)據(jù)的分析問題，那里的科學(xué)家又開始采用分布式計算網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)格計算）技術(shù)將數(shù)萬臺甚至數(shù)十萬臺計算機(jī)聯(lián)合在一起構(gòu)成全球最強(qiáng)大的超級計算機(jī)系統(tǒng)。網(wǎng)格計算技術(shù)將對信息時代的科技發(fā)展起到重要作用。

實際上，大型強(qiáng)子對撞機(jī)本身就可謂是人類科研史上金光燦燦的“金蘋果”。這一位于全長近２７公里的隧道中的對撞機(jī)是世界上最大的機(jī)器。該項目的完成，在國際上磨合形成了一個全新的大科學(xué)、大合作的體制，對其實驗數(shù)據(jù)的分析還將形成科研成果大分享的局面，這無疑將成為人類集中力量攻克科技難題的一大盛舉。

新聞來源：新華網(wǎng)

作者: vandyke 時間: 2008-9-11 23:10
標(biāo)題: 大型強(qiáng)子對撞機(jī)正式啟動具有里程碑意義
大型強(qiáng)子對撞機(jī)正式啟動具有里程碑意義——訪北京大學(xué)教授錢思進(jìn)

新華社記者楊京德
歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對撞機(jī)１０日正式啟動，將第一束質(zhì)子束流注入２７公里長隧道內(nèi)的對撞機(jī)。北京大學(xué)物理學(xué)院錢思進(jìn)教授當(dāng)天在位于日內(nèi)瓦郊區(qū)的歐洲核子研究中心接受新華社記者專訪時表示：“這具有里程碑意義，為在前所未有的對撞能量下取得新發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。” 參與大型強(qiáng)子對撞機(jī)上ＣＭＳ探測器建設(shè)的錢思進(jìn)介紹說，此次啟動還不是大型強(qiáng)子對撞機(jī)開始對撞，只是將第一束質(zhì)子束流注入對撞機(jī)，使其以接近光速的速度走通２７公里環(huán)形隧道；經(jīng)過一段時間（數(shù)小時至數(shù)十小時）調(diào)試，在第一束質(zhì)子束流走通對撞機(jī)并運(yùn)行穩(wěn)定后，再注入與其平行的第二束質(zhì)子束流反方向運(yùn)行。在相向平行運(yùn)行的兩束質(zhì)子束流穩(wěn)定之后，再經(jīng)過幾天至幾個星期的極其復(fù)雜細(xì)致的同步調(diào)整，才可能開始實現(xiàn)兩束質(zhì)子束流的對撞。
錢思進(jìn)說，如果一切順利，大型強(qiáng)子對撞機(jī)將在年底前實現(xiàn)兩束各達(dá)５萬億電子伏特能量的質(zhì)子束流對撞，此能量將是以前世界紀(jì)錄的５倍。按計劃，質(zhì)子束流明年夏天將達(dá)到７萬億電子伏特的設(shè)計能量。
大型強(qiáng)子對撞機(jī)的建造已歷時十幾年，難度很大，僅啟動前的準(zhǔn)備工作頭緒就非常繁多。錢思進(jìn)說，啟動前主要是完成超導(dǎo)磁鐵的冷卻和質(zhì)子束流的預(yù)加速，其中的最大難題，是將位于地下１００米的２７公里隧道中的數(shù)千根組成對撞機(jī)的大型超導(dǎo)磁鐵冷卻到零下２７１攝氏度。整個隧道分成等長的８段逐一冷卻、通電并進(jìn)行束流通過實驗，每段冷卻需要至少三四個星期，冷卻后若在實驗中出現(xiàn)任何問題又要升到室溫排除故障，升溫也需若干星期，一冷一熱就要兩三個月。盡管艱難，經(jīng)過不懈努力，所有磁鐵最終于今年７月全部冷卻成功。大型強(qiáng)子對撞機(jī)是世界上最大的冷卻系統(tǒng)，共加注了１萬噸液氮和１３０噸液氦，其中液氦用量達(dá)世界年產(chǎn)量的約１％。質(zhì)子束流預(yù)加速也是個復(fù)雜過程，對每一束質(zhì)子束流，從地面到地下、在室溫下從質(zhì)子直線加速器、小環(huán)形加速器（周長１００多米）、質(zhì)子回旋加速器（周長６００多米）到超級質(zhì)子回旋加速器（周長約７公里）都必須進(jìn)行由小到大的４級預(yù)加速。在大型強(qiáng)子對撞機(jī)上的４個大實驗中，來自８０多個國家和地區(qū)的７０００多名科學(xué)家和工程師共同參與制造、維護(hù)和運(yùn)行４個大探測器并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。中國在這４個大實驗中投資數(shù)千萬元人民幣并將參與物理分析。中國科學(xué)院高能物理研究所、北京大學(xué)、清華大學(xué)、中國原子能科學(xué)研究院、中國科技大學(xué)、南京大學(xué)、山東大學(xué)、華中師范大學(xué)和華中科技大學(xué)等科研院所和高校的科研人員參加了部分實驗。

新聞來源：新華網(wǎng)

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