@ 2013.08.04 , 20:09
40

更大更快更强:大强子对撞机升级

一年前,世界上最大的粒子对撞机帮助科学家取得了科学史上又一伟大发现——质量的赋予者希格斯波色子(上帝粒子)。

然而如今,对撞机的荧屏却一直灰暗着,控制台也无人操作,爆炸的快照曾经帮助我们探寻粒子的奥秘,然而那巨大、寒冷的隧道里 却再也没有了那对撞的粒子束。

其实,沉默是一种错觉,科学家们正在幕后为取得更大的科学发现 而努力筹备着机器的大升级。

[-]
图为一名工人站在紧凑U介子线圈 (CMS,一种CERN的对撞机的通用检测器)下检修设备

位于新西兰瑞士和法国接壤处地下100m处的 周长27km的环形对撞机,在2月停机进行为期18月的全面检修。当2015年试验重新启动时,欧洲粒子研究所将用它新增的强大功能研究暗物质、暗能量和超对称——半世纪前一些像希格斯波色子一样疯狂的想法。

当工程师们着眼于升级任务时,物理学家们正在研究 2010年来大强子对撞机(LHC)积累的海量实验数据,希望从中有所发现。

[-]
上图为科学家观察已沉寂的LHC的截面

“显而易见的东西早已被发掘,而如今我们再来看一看。”CERN的Tiziano Camporesi 说,“没有什么比对付那些未知的、不可知的东西更困难了,因此我们总是说天文学家的任务更简单——他们至少还能清楚的知道他们要寻找的东西!”

LHC的对撞机将能量转化为质量,其基本目的就明确为寻找 能帮助我们理解宇宙的亚原子碎片。

[-]
上图为一名工人路过紧凑U介子线圈

为什么希格斯波色子如此重要?
# 希格斯波色子来自二十世纪六十年代提出的理论(标准理论),它使基本粒子们拥有质量。
# 理论认为大爆炸后宇宙冷却,形成一种无形的力量,称为希格斯场。
# 这种场渗透在宇宙中的每一角落,由无数的微小粒子——希格斯波色子组成。
# 其它粒子经过(碰撞)它时就获得了质量(link)。
# 希格斯波色子的发现对人类的益处将是全面和持续的,但更可能会在医药、计算和制造领域发挥更大作用。
# 专家对比希格斯波色子和电子的发现历史
# 电子这种亚原子粒子存在的假说最初在1838年提出,但是科学家用了60年才证明其存在
# 一个世纪以来,电子成为了现代科技的基础——从电视、CD技术到癌症治疗,无处不有其身影

峰值时,老LHC能每秒进行惊人的5,500,000,000次碰撞。

[-]

“我们给这家伙尽可能多的粒子。”其经营团队的负责人Mike Lamont这样说,“这是我们的工作。许多材料并不那么有趣,所以整理和投加这些材料可以说是一种挑战”,他在隧道中解释说。隧道里有许多类似星舰的设备和检查时骑的自行车。

欧洲核子研究中心CERN的超级计算机被赋予更高的性能,它肩负着数据分析的使命。而这之后,来自全球的物理学家们将共同整理分析结果,提高我们对物质世界的认识。

欧洲核子研究中心发言人James Gillies说:“我们想了解粒子的行为,为什么它们纠缠在一起就变成了 原子尺度的原子原子核,更大尺度的椅子、人和建筑物 还有更大尺度的行星、太阳系等等。”

欧洲核子研究中心的工作能是初学者摸不着头脑,但是我们的研究者总能简化问题。

Pierluigi Campana的团队刚刚完备的证明了标准理论(1970s提出的量子物理的基本理论框架),他开玩笑说:“每个人都知道电子是怎么回事——尤其是他们摸电门的时候。”

他们能分辨的最小测量精度为1Bs——能检测到十亿粒子中一小把粒子成对衰变为U介子。对于专家们来说,其难度与俘获有上帝粒子之称的希格斯波色子不相上下。

有关希格斯波色子的标准理论是1964年由英国物理学家Peter Higgs和其他试图解释为什么有些基本粒子有质量,而有些基本粒子——比如光子——就没有(静止)质量。

[-]

粒子获得质量就像蘸药水的叉子,在尘土飞扬的空气中举起。有的灰尘附着在叉子上,叉子就变粘了——“就获得了质量”。获得质量的粒子靠万有引力等结合在一起。

标准模型是值得信赖的理论,虽然他尚缺少对万有引力的解释,也不能解释暗物质和暗能量,但是他确实是迄今描述物质世界的最完备的理论了。

有些物理学家拥护超对称理论,即每一种基本粒子都有它的超对称伙伴(不太懂,欢迎指正)。

[-]
上图为一名工人在LHC的一段管道内骑行

“我们的标准理论能描述所有我们周围的物质,这些普通的可见的物质组成了我们的宇宙。但除此之外,问题是,可见宇宙只占宇宙的5%。”

正负电子对撞机在1989~2000年间运行,大型强子对撞机(LHC)取代了他,并在20008年上线,然而运行过程中出现问题,进行了为期一年的检修。

[-]
上图为一名科学家在图例前手势讲解LHC中的一些原理

在运行时,大型强子对撞机的碰撞水平能达到8TeV,相比之下,正负电子对撞机只能达到0.2TeV。在投入了50,000,000瑞士法郎(约合5400万欧元)更新后,估计能达到14TeV的水平,这意味着更强的碰撞与更清晰的照片。

“每一次我们达到一个重要的数据收集量以后,就会有人找借口打开一瓶香槟庆祝。”物理学家Joel Goldstein看着实验室墙角堆砌的空木箱说,“我们最终会把空间用尽的。”

[-]

本文译自 dailymail,由译者 bdus 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.6
赞一个 (0)

TOTAL COMMENTS: 40+1

  1. Asgard99
    @4 years ago
    2135155

    亲,不要把地球玩坏哦。

    [55] XX [3] 回复 [0]
  2. suckonyourdaddysdick
    @4 years ago
    2135159

    老出新的对撞机,究竟时光隧道啥时给撞出来嘛。

    [10] XX [1] 回复 [0]
  3. 专注
    @4 years ago
    2135161

    新西兰和法国接壤了么已经

  4. 2135163

    新西兰和法国接壤处?

    [14] XX [0] 回复 [0]
  5. 01010101lzy
    @4 years ago
    2135167

    获得成就:毁灭地球

    [10] XX [0] 回复 [0]
  6. 2135171

    这是又要把哪个国家坑成2流穷国的节奏

  7. 2135173

    新西兰和法国的接壤处?哈哈哈哈哈哈哈

    [87] XX [0] 回复 [0]
  8. 2135175

    大强子不是一个国际知名的纹身乡村非主流的么→_→

  9. 全自动资本主义
    @4 years ago
    2135177

    为毛新西兰会和法国接壤。。。。。

  10. 2135185

    拯救地球需要它

  11. 2135187

    “没有什么比对付那些未知的、不可知的东西更困难了,因此我们总是说天文学家的任务更简单——他们至少还能清楚的知道他们要寻找的东西!”

    谢耳朵你够了!!..

  12. 亚克西
    @4 years ago
    2135195

    玩坏了的大型强子对撞机~~

  13. 亚克西
    @4 years ago
    2135205

    20008年上线==神了

  14. 2135207

    我懂这些科学家的心情 我换微波炉的时候也是希望性能能更好。什么,你说我拿微波炉跟这玩意比?这机器不就是世界公认的最大微波炉么?

    [22] XX [5] 回复 [0]
  15. 2135213

    他们想换强子碰撞机s么?然后上淘宝看看有没有活动+包邮什么的…

  16. 我真的不是绅士
    @4 years ago
    2135217

    哼,你们这些吐槽新西兰和法国接壤的,难道不知道已经开始空间扭曲了咩

    [32] XX [1] 回复 [0]
  17. 2135263

    三体。。。。。。。。。。。。。。

  18. 2135289

    其实就是2个巨大的电磁炮

  19. 2135305

    更粗 更大 更长

  20. 日翻
    @4 years ago
    2135371

    都被智子锁死了,还瞎折腾啥啊!

  21. 臭臭
    @4 years ago
    2135397

    愚蠢的人类不要做徒劳的努力了 抓紧面壁

  22. 2135461

    眼睛疲劳,找1图的员工找了半天

  23. 2135475

    归根到底就是能不能撞出上帝!

  24. 2135477

    不明觉厉

  25. HTT110
    @4 years ago
    2135479

    智子开始攻击,滴~滴~滴~滴~滴~滴~bong

  26. 蹲厕所数蛆
    @4 years ago
    2135805

    我想说的是看不懂…

  27. 2135833

    后来不是说上次发现的希格斯波色子是一次误会吗?到目前还是没有发现希格斯波色子。

  28. Lazata
    @4 years ago
    2136015

    看到这个管道,是不是终结者3要真实上演了?能去现场看拍摄吗?

  29. 区域装甲步兵
    @4 years ago
    2136053

    主不在乎

  30. 没鸟
    @4 years ago
    2136061

    el psy congroo

  31. rhotov
    @4 years ago
    2136065

    EL PSY CONGROO

  32. 2136109

    为了开几瓶香槟,搞了这么大个玩意!这就是法式浪漫嘛?

  33. gooooooog
    @4 years ago
    2136115

    欧洲核子研究中心发言人James Gillies说:“我们想了解粒子的行为,为什么它们纠缠在一起就变成了 原子尺度的原子原子核,更大尺度的椅子、人和建筑物 还有更大尺度的行星、太阳系等等。”

    要了解这些请建造高性能椅子、人和建筑物对撞机

  34. kakatris
    @4 years ago
    2136527

    小时候想看看玻璃球里到底是什么东西,然后把两颗玻璃球对着装。嗯,一个意思。

  35. 小丑
    @4 years ago
    2136781

    苦了 大强子了。

  36. 纯吐槽
    @4 years ago
    2137483

    20008年····
    要等到什么时候啊~

  37. 铁肛加撸撸
    @4 years ago
    2138383

    弱弱的问下.这大强子牌的对撞机和强子牌的对撞机是一个牌子么?

  38. preon7
    @4 years ago
    2140711

    竟然没人吐槽应该是μ介子

  39. 2162521

    没有用的,已经被智子锁死了。

发表评论


24H最赞