歐洲大型強子對撞機投入使用

歐洲核子研究中心(Cern)的大型強子對撞機(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備位于瑞士和法國邊界地帶的地下100米深處，其圓環形的粒子加速隧道長達27公里。 歐洲核子研究中心大型強子對撞機的設計構想形成于1980年代早期，建造計劃在1996年獲得批準，耗資大約50億英鎊。 建造大型強子對撞機的目的在于，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，了解物質構成的進一步細節。 科學家認為，試驗中可能會發現一些新的粒子，而這些粒子曾經在大爆炸發生后瞬間的宇宙早期存在過。所以說，實驗的結果可能會揭示宇宙形成的奧秘。 科學家們在大型強子對撞機27公里長的隧道上安裝了1000多組環狀磁鐵，用來為注入隧道的質子束導向。 最后，以相反方向運行的兩束質子將被加速到接近光的速度，也就是每秒鐘運行11000周。 科學家將在隧道特定的地點讓質子束運行軌道偏移，發生對撞，四個巨大的探測器將記錄對撞瞬間所產生的粒子的行為。 英國利物浦大學粒子物理學家希爾斯說，"我們對物質的了解將會比以往任何時候都要深刻。"他說，試驗結果將展示大爆炸發生后十億分之一秒的宇宙組成狀況。


新聞來源：BBC中文網

對撞機創造多項世界之最

    世界上最大的機器——周長2.6659萬米,內部共有9300個磁體；其制冷分配系統的八分之一堪稱世界上最大的制冷機。

    世界上最快的跑道——質子穿行速度可達光速99.99%，每秒總共能發生約6億次撞擊。

    太陽系中最空的空間——大型強子對撞機的內壓是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——當兩束質子束相撞時，它們將在一個極小的空間內產生比太陽中心熱10萬倍的高溫

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

    世界最強大的超級計算機系統——產生數據每年可刻10億張雙面DVD，將利用分布在全球的數萬臺電腦構成的網格進行分析。
質子束流明夏將達到設計能量

    參與大型強子對撞機上CMS探測器建設的北京大學教授錢思進10日在接受新華社采訪時指出，此次啟動還不是大型強子對撞機開始對撞，只是將第一束質子束流注入對撞機，使其以接近光速的速度走通27公里環形隧道；經過一段時間(數小時至數十小時)調試，在第一束質子束流走通對撞機并運行穩定后，再注入與其平行的第二束質子束流反方向運行。在相向平行運行的兩束質子束流穩定之后，再經過幾天至幾個星期的極其復雜細致的同步調整，才可能開始實現兩束質子束流的對撞。

    錢思進說，如果一切順利，大型強子對撞機將在年底前實現兩束各達5萬億電子伏特能量的質子束流對撞，此能量將是以前世界紀錄的5倍。按計劃，質子束流明年夏天將達到7萬億電子伏特的設計能量。

    啟動前準備工作頭緒多難度大

    大型強子對撞機的建造難度很大，僅啟動前的準備工作頭緒就非常繁多。錢思進說，啟動前主要是完成超導磁鐵的冷卻和質子束流的預加速，其中的最大難題，是將位于地下100米的27公里隧道中的數千根組成對撞機的大型超導磁鐵冷卻到零下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。大型強子對撞機是世界上最大的冷卻系統，共加注了1萬噸液氮和130噸液氦，其中液氦用量達世界年產量的約1%。

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

    多國聯手 中國參與

    在大型強子對撞機上的4個大實驗中，來自80多個國家和地區的7000多名科學家和工程師共同參與制造、維護和運行4個大探測器并進行數據分析。中國在這4個大實驗中投資數千萬元人民幣并將參與物理分析。

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

    據報道，整項計劃前期已花了近20年，耗用了數十億美元。未來數年，這臺對撞機將會繼續運作。


新聞來源：新華網

新華網北京９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，不過多方科學家的仔細推算和反復研究證明，１０日啟動的歐洲大型強子對撞機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等多個科研機構發布的消息，科學家們盡管并不能肯定大型強子對撞機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乃至整個地球。

    根據測算，一個大型強子對撞機里制造出的黑洞，其尺度僅為百億億分之一米（１０的負１８次方米），存在時間僅為十億分之幾阿秒（１阿秒為１０的負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，因此不可能對地球構成任何危害。

    黑洞通常是由龐大的恒星在生命結束之后自我坍縮形成的，是一種體積極小、質量極大的天體，在它周圍的一個區域里，連光也無法逃逸出去。早在２００１年就有科學家提出，大型強子對撞機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

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偉人的思想寶庫，也開啟了一個人類認知自然的嶄新時代。１０日正式啟動的歐洲大型強子對撞機有望在電光石火的粒子碰撞中，撞出若干啟發人類攀上認知自然新高峰的“金蘋果”。

    其中最值得期待的，當屬苦尋多年依舊無處覓芳蹤的希格斯玻色子。這一被譽為粒子物理學“圣杯”的粒子，能夠完美解釋物質質量之源，進而完美地支撐起整個“標準模型”的理論大廈。在現有科技條件下，各種加速器是人類尋找希格斯玻色子的最佳實驗裝置。而大型強子對撞機是迄今最強大的加速器，它將人類發現希格斯玻色子的期望激發至最高。

    不過，希格斯玻色子是在假設的前提下出場的，它能否被大型強子對撞機發現以及是否存在迄今依然未知。著名物理學家霍金就曾與美國密歇根大學的高迪·凱恩教授以１００美元為賭注打賭，認為大型強子對撞機不會發現希格斯玻色子。盡管如此，對霍金而言，大型強子對撞機極有可能為他帶來一枚“金蘋果”，即驗證他有關黑洞蒸發的理論。霍金說，雖然他認為大型強子對撞機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而驗證我的相關理論預言，無疑我將獲得諾貝爾獎”。

    大型強子對撞機正式啟動質子束流碰撞后每秒將發生約６億次的粒子碰撞。盡管目前尚無法預知這將會造就什么樣的新發現，但其數據分析結果無疑將有助于回答一些涉及自然和物質本質的基本問題，包括物質質量的來源、各種作用力的統一、暗物質的本性、是否存在其他維度等。由此帶來的任何一項科學新發現，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，科學家們已經獲得了許多科研成果副產品。比如說，互聯網最初就是歐洲核子研究中心的科學家為了解決數據傳輸問題而發明的。為了解決大型強子對撞機海量數據的分析問題，那里的科學家又開始采用分布式計算網絡（網格計算）技術將數萬臺甚至數十萬臺計算機聯合在一起構成全球最強大的超級計算機系統。網格計算技術將對信息時代的科技發展起到重要作用。

    實際上，大型強子對撞機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是世界上最大的機器。該項目的完成，在國際上磨合形成了一個全新的大科學、大合作的體制，對其實驗數據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

大型強子對撞機正式啟動具有里程碑意義——訪北京大學教授錢思進

新華社記者楊京德
    歐洲核子研究中心大型強子對撞機１０日正式啟動，將第一束質子束流注入２７公里長隧道內的對撞機。北京大學物理學院錢思進教授當天在位于日內瓦郊區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現奠定了基礎。”     參與大型強子對撞機上ＣＭＳ探測器建設的錢思進介紹說，此次啟動還不是大型強子對撞機開始對撞，只是將第一束質子束流注入對撞機，使其以接近光速的速度走通２７公里環形隧道；經過一段時間（數小時至數十小時）調試，在第一束質子束流走通對撞機并運行穩定后，再注入與其平行的第二束質子束流反方向運行。在相向平行運行的兩束質子束流穩定之后，再經過幾天至幾個星期的極其復雜細致的同步調整，才可能開始實現兩束質子束流的對撞。
錢思進說，如果一切順利，大型強子對撞機將在年底前實現兩束各達５萬億電子伏特能量的質子束流對撞，此能量將是以前世界紀錄的５倍。按計劃，質子束流明年夏天將達到７萬億電子伏特的設計能量。
    大型強子對撞機的建造已歷時十幾年，難度很大，僅啟動前的準備工作頭緒就非常繁多。錢思進說，啟動前主要是完成超導磁鐵的冷卻和質子束流的預加速，其中的最大難題，是將位于地下１００米的２７公里隧道中的數千根組成對撞機的大型超導磁鐵冷卻到零下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。大型強子對撞機是世界上最大的冷卻系統，共加注了１萬噸液氮和１３０噸液氦，其中液氦用量達世界年產量的約１％。     質子束流預加速也是個復雜過程，對每一束質子束流，從地面到地下、在室溫下從質子直線加速器、小環形加速器（周長１００多米）、質子回旋加速器（周長６００多米）到超級質子回旋加速器（周長約７公里）都必須進行由小到大的４級預加速。     在大型強子對撞機上的４個大實驗中，來自８０多個國家和地區的７０００多名科學家和工程師共同參與制造、維護和運行４個大探測器并進行數據分析。中國在這４個大實驗中投資數千萬元人民幣并將參與物理分析。中國科學院高能物理研究所、北京大學、清華大學、中國原子能科學研究院、中國科技大學、南京大學、山東大學、華中師范大學和華中科技大學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