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皓天鑫
近日，大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)歷經(jīng)3年的維護(hù)和升級后再度重啟，兩束注入能量 450 GeV 的質(zhì)子束在 27公里長隧道內(nèi)發(fā)射。
大型強(qiáng)子對撞機(jī)的工作原理是將原子粉碎，再將它們分離，尋找存在其中的亞原子粒子，觀察亞原子粒子是如何相互作用的。
2019年，歐洲核子研究組織(CERN)關(guān)閉了大型強(qiáng)子對撞機(jī)，進(jìn)行維修升級，提高儀器的靈敏度，使其更好地完成任務(wù)。
這將使研究人員以更高分辨率觀察原子內(nèi)部——每秒捕獲數(shù)據(jù)3000萬次。
啟動長度27公里的對撞機(jī)環(huán)狀隧道是一個復(fù)雜過程，要求一切像“管弦樂隊(duì)一樣”協(xié)調(diào)工作，特別是受疫情的特殊時期。
負(fù)責(zé)大型強(qiáng)子對撞機(jī)控制室操作的任德·斯特恩伯格(Rende Steerenberg)解釋稱，這不是簡單地按下一個按鈕，操作時會有緊張感和神經(jīng)過敏，畢竟?jié)撛谥S多故障因素，例如：隧道里的障礙物和磁鐵等問題。
粒子物理學(xué)家希望升級大型強(qiáng)子對撞機(jī)之后能有助于發(fā)現(xiàn)一種新的基本自然力，在四種基本自然力(引力、電磁力、強(qiáng)力和弱力)之外的一種新自然力，并有助于解釋宇宙謎團(tuán)。
研究人員稱，另一個希望是，重啟大型強(qiáng)子對撞機(jī)將有助于尋找神秘的暗物質(zhì)。
暗物質(zhì)是宇宙非可見物質(zhì)，構(gòu)成了已知宇宙的大部分。
盡管大型強(qiáng)子對撞機(jī)已重新啟動，但研究人員仍面臨著潛在威脅，其中包括：隧道中可能存在障礙物，由于大型強(qiáng)子對撞機(jī)的8個組成部分現(xiàn)已被冷卻至1.9開氏溫度(相當(dāng)于零下271攝氏度)，容易導(dǎo)致材料收縮變形。
同時，在大型強(qiáng)子對撞機(jī)隧道中，利用數(shù)千塊磁鐵將數(shù)十億粒子集中在緊密的質(zhì)子束難度較大。
斯特恩伯格稱，大型強(qiáng)子對撞機(jī)的工作方式有點(diǎn)像“管弦樂器”，為了確保質(zhì)子束在隧道中穿行，所有磁鐵必須在正確時間發(fā)揮正確作用，完成正確的任務(wù)。
4月22日，粒子自2018年12月以來首次穿過27公里長的對撞機(jī)環(huán)狀隧道，然而，大型強(qiáng)子對撞機(jī)需要6-8周才能達(dá)到全速，那時點(diǎn)質(zhì)子碰撞將再次出現(xiàn)。
歐洲核子研究中心質(zhì)子束部主任羅德里·瓊斯(Rhodri Jones)說：“這些質(zhì)子束以注入能量的方式循環(huán)，并包含相對少量的質(zhì)子，高強(qiáng)度、高能量碰撞還需要幾個月的時間，但首個質(zhì)子束釋放代表著科學(xué)家經(jīng)歷長期封閉的艱辛努力后，大型強(qiáng)子對撞機(jī)成功重啟。”
2010-2013年，歐洲核子研究中心研究人員觀測到的大型強(qiáng)子對撞實(shí)驗(yàn)證明了長期尋找希格斯玻色子的存在，以及與希格斯玻色子相連的能量場，科學(xué)家認(rèn)為該粒子對137億年前大爆炸后宇宙誕生過程至關(guān)重要。
然而，粒子物理學(xué)家仍有許多未解謎團(tuán)需要探索發(fā)現(xiàn)，最新升級大型強(qiáng)子對撞機(jī)將比以往任何時候更深入地觀察隱藏的量子領(lǐng)域。同時，通過理解暗物質(zhì)，還可能有助于發(fā)現(xiàn)更多的宇宙秘密。
宇宙中的暗物質(zhì)被認(rèn)為是普通物質(zhì)的5倍，但不吸收、反射和釋放光，迄今為止科學(xué)家仍未探索到暗物質(zhì)存在的確鑿證據(jù)。斯特恩伯格說：“我們將大幅增加粒子碰撞次數(shù)，從而也將增大獲得新發(fā)現(xiàn)的可能性，目前大型強(qiáng)子對撞機(jī)將處于操作狀態(tài)，2025-2027年將再次關(guān)閉。”
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
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