中新網(wǎng)9月10日電 綜合報道,歐洲核子研究中心(CERN)的世界最大型強(qiáng)子對撞機(jī),已于北京時間10日下午3時34分左右正式啟動,將第一束質(zhì)子束流注入對撞機(jī)。專家指出,該對撞機(jī)正式啟動具有里程碑意義,中國將參加相關(guān)試驗的物理分析。
模擬宇宙大爆炸
在瑞士和法國邊界地區(qū)的地底實驗室內(nèi),科學(xué)家們正式展開了被外界形容為“末日實驗”的備受爭議的計劃。他們啟動了全球最大型的強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC),把次原子的粒子運(yùn)行速度加快至接近光速,并將互相撞擊,模擬宇宙初開“大爆炸”后的情況。科學(xué)家希望借這次實驗,有助解開宇宙間部分謎團(tuán)。但有人擔(dān)心,今次實驗或會制造小型黑洞吞噬地球,令末日論流言四起。
這項實驗在深入地底100米、長達(dá)27公里的環(huán)型隧道內(nèi)進(jìn)行?茖W(xué)家預(yù)計,粒子互相撞擊時所產(chǎn)生的溫度,比太陽溫度還要高10萬倍,就好比137億年前宇宙發(fā)生大爆炸時那一剎那的情況。
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(diǎn)——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。
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