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大型强子对撞机建于瑞士日内瓦的欧洲粒子物理研究中心,圆形加快器深埋于100米的地下,环形隧道长27公里。图为2010年1月20日,科学家在大型强子对撞机中查看。
欧洲粒子物理中心(CERN)日前宣告,欧洲大型强子对撞机行将于2月底从头再爱怜,并在2011年和2012年间以半负荷能量运转,而开端的方案是在2011年以规划能量的70%运转。《科学》杂志的文章指出,运转能量的削减降低了该中心的物理学家们争夺第一个发现希格斯玻色子的时机,这是一种用于解说物质来源的假定粒子,被称为“天主粒子”,美国费米国家加快器试验室也在尽力寻觅希格斯玻色子存在的依据。
作为现在国际上能量最强壮的原子磕碰机,大型强子对撞机是一个国际合作项目,由来自80多个国家的物理学家、工程师和技能人员通过10年的尽力建成,耗资高达55亿美元,由欧洲粒子物理中心担任运转。
制作这台大型设备的意图是探究国际来源,它将两束质子别离加快到7万亿电子伏特的极高状况,再使之对撞产生14万电子伏特的能量,是费米国家试验室对撞机能量的7倍。其能量状况可与国际大爆炸后不久的状况比较,物理学家将使用质子磕碰的产品,探究新物理国际,如寻觅规范模型预言的希格斯粒子,探究超对称、额定空间维度等超出规范模型的新物理元素。
可是,大型强子对撞机的阅历却是好事多磨,有惊有险。它于2008年9月10日初次爱怜,在运转9天后,因产生电子设备毛病而被逼封闭,通过一年多的修正,于2009年11月从头再爱怜,成功使两束质子流加快到1.18万亿电子伏特(TeV)并磕碰,产生了2.36万亿电子伏特的能级,发明了质子流对能级的新纪录,之后又按方案在12月再次封闭,以节约电力开支。
从20世纪70年代末开端,欧美的物理学家一直在剧烈竞赛寻觅希格斯粒子。美国费米国家试验室的万亿电子伏特对撞机(Tevatron collider)已有27年的运转前史,曩昔10年,试验室的物理学家们基本上每两年就将对撞机的磕碰能量进步一倍,现在运转的最高能量是7万亿电子伏特。2009年,在得知大型强子对撞机延期运转后,该试验室的科学家尽力期望将Tevatron的运转延长到2011年,这一提议得到其主管机构美国能源部的支撑。可是,本年,他们并没清晰期望对撞机能运转到2012年,他们临时抱佛脚,新增一年所取得的数据比不上相应的费用。费米试验室的一位一起发言人说:“这并不临时抱佛脚咱们正在脱离,而是说咱们咱们都期望进入2012年。”
斯蒂芬梅尔是欧洲粒子物理中心技能和加快器部主任,他说,该中心新方案的意图是,在保证大型强子对撞机安全的一起搜集有用的数据。虽然大型对撞机的规划能量为14万亿电子伏特,但该中心官员有必要让对撞机在低能量状况下运转,以保证体系中有缺点的内部电子衔接不会出问题。2008年9月,当对撞机初次循环粒子时,其间一个内部衔接被熔化,研究人员用了14个月的时刻才将之修正。中心的官员原方案在2010年以7万亿电子伏特的能量再爱怜对撞机,然后将之升高到10万亿电子伏特,现在,他们预备一直让对撞机按7万亿电子伏特运转到下一年。
梅尔说,这次爱怜后,大型强子对撞机将持续运转,直到试验物理学家收集到满足的数据,以勘探希格斯玻色子的存在,之后将封闭一年,工人们将悉数置换体系中大约1万个内部衔接,让大型强子对撞机可以在2013年在14万亿电子伏特的能量状况下运转,“这样做,咱们应该时刻规划所有的新衔接线路,保证满有把握”。
现在,为了持续进步勘探到某种新现象的时机,未来两年中,费米试验室的物理学家需求再安稳进步其加快器的磕碰速率,并将现有的数据量添加一倍。可是,Tevatron对撞机的磕碰速率现已抵达了一个平稳期,将之运转到2012年只能添加大约25%的有关数据。并且,试验室主任皮耶奥登以为,这样做会涣散微中子试验和其他项意图资源。
无论如何,费米试验室的物理学家并不计划抛弃,假如数据开端显现希格斯玻色子或其他新粒子存在的头绪,那么向前跨进也许是有意义的,并且,假如大型强子对撞机再呈现其他灾祸,那么费米试验室的对撞机将是物理学家的另一个挑选。奥登说:“咱们真的计划让Tevatron再运转3年吗?我不期望这样做。”对此,能源部要在几个月后才决议是不是让Tevatron在2012年持续运转。
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