欧洲大型强子对撞机投入使用

欧洲核子研究中心(Cern)的大型强子对撞机(LHC)星期三(9月10日)首次投入使用，开始粒子对撞试验。
这个世界上最大的粒子对撞物理试验设备位于瑞士和法国边界地带的地下100米深处，其圆环形的粒子加速隧道长达27公里。 欧洲核子研究中心大型强子对撞机的设计构想形成于1980年代早期，建造计划在1996年获得批准，耗资大约50亿英镑。 建造大型强子对撞机的目的在于，让粒子在尽可能高的速度下对撞，从而分离出过去不为人知的粒子成分，了解物质构成的进一步细节。 科学家认为，试验中可能会发现一些新的粒子，而这些粒子曾经在大爆炸发生后瞬间的宇宙早期存在过。所以说，实验的结果可能会揭示宇宙形成的奥秘。 科学家们在大型强子对撞机27公里长的隧道上安装了1000多组环状磁铁，用来为注入隧道的质子束导向。 最后，以相反方向运行的两束质子将被加速到接近光的速度，也就是每秒钟运行11000周。 科学家将在隧道特定的地点让质子束运行轨道偏移，发生对撞，四个巨大的探测器将记录对撞瞬间所产生的粒子的行为。 英国利物浦大学粒子物理学家希尔斯说，"我们对物质的了解将会比以往任何时候都要深刻。"他说，试验结果将展示大爆炸发生后十亿分之一秒的宇宙组成状况。


新闻来源：BBC中文网

对撞机创造多项世界之最

    世界上最大的机器——周长2.6659万米,内部共有9300个磁体；其制冷分配系统的八分之一堪称世界上最大的制冷机。

    世界上最快的跑道——质子穿行速度可达光速99.99%，每秒总共能发生约6亿次撞击。

    太阳系中最空的空间——大型强子对撞机的内压是10-13个大气压，比月球上的压力小10倍。

    银河系中最热的热点——当两束质子束相撞时，它们将在一个极小的空间内产生比太阳中心热10万倍的高温

    制造宇宙最低温——制冷系统将对撞机保持在零下271.3摄氏度(1.9开氏度)的超低温环境下，比外层空间温度还低。

    世界最强大的超级计算机系统——产生数据每年可刻10亿张双面DVD，将利用分布在全球的数万台电脑构成的网格进行分析。
质子束流明夏将达到设计能量

    参与大型强子对撞机上CMS探测器建设的北京大学教授钱思进10日在接受新华社采访时指出，此次启动还不是大型强子对撞机开始对撞，只是将第一束质子束流注入对撞机，使其以接近光速的速度走通27公里环形隧道；经过一段时间(数小时至数十小时)调试，在第一束质子束流走通对撞机并运行稳定后，再注入与其平行的第二束质子束流反方向运行。在相向平行运行的两束质子束流稳定之后，再经过几天至几个星期的极其复杂细致的同步调整，才可能开始实现两束质子束流的对撞。

    钱思进说，如果一切顺利，大型强子对撞机将在年底前实现两束各达5万亿电子伏特能量的质子束流对撞，此能量将是以前世界纪录的5倍。按计划，质子束流明年夏天将达到7万亿电子伏特的设计能量。

    启动前准备工作头绪多难度大

    大型强子对撞机的建造难度很大，仅启动前的准备工作头绪就非常繁多。钱思进说，启动前主要是完成超导磁铁的冷却和质子束流的预加速，其中的最大难题，是将位于地下100米的27公里隧道中的数千根组成对撞机的大型超导磁铁冷却到零下271摄氏度。整个隧道分成等长的8段逐一冷却、通电并进行束流通过实验，每段冷却需要至少三四个星期，冷却后若在实验中出现任何问题又要升到室温排除故障，升温也需若干星期，一冷一热就要两三个月。尽管艰难，经过不懈努力，所有磁铁最终于今年7月全部冷却成功。大型强子对撞机是世界上最大的冷却系统，共加注了1万吨液氮和130吨液氦，其中液氦用量达世界年产量的约1%。

    质子束流预加速也是个复杂过程，对每一束质子束流，从地面到地下、在室温下从质子直线加速器、小环形加速器(周长100多米)、质子回旋加速器(周长600多米)到超级质子回旋加速器(周长约7公里)都必须进行由小到大的4级预加速。

    多国联手 中国参与

    在大型强子对撞机上的4个大实验中，来自80多个国家和地区的7000多名科学家和工程师共同参与制造、维护和运行4个大探测器并进行数据分析。中国在这4个大实验中投资数千万元人民币并将参与物理分析。

    中国科学院高能物理研究所、北京大学、清华大学、中国原子能科学研究院、中国科技大学、南京大学、山东大学、华中师范大学和华中科技大学等科研院所和高校的科研人员参加了部分实验。

    据报道，整项计划前期已花了近20年，耗用了数十亿美元。未来数年，这台对撞机将会继续运作。


新闻来源：新华网

新华网北京９月１０日电（记者潘治）在许多人看来，黑洞就如同一个能吞噬万物的怪兽一样可怕，不过多方科学家的仔细推算和反复研究证明，１０日启动的欧洲大型强子对撞机即便真的能造出黑洞，也只是个超级“迷你”、“短命”的黑洞，根本不会对地球造成任何影响。

    综合欧洲核子研究中心、美国加利福尼亚大学等多个科研机构发布的消息，科学家们尽管并不能肯定大型强子对撞机绝对不会制造出黑洞，但却确信即使真的制造出黑洞，它也不能吞噬周边物质乃至整个地球。

    根据测算，一个大型强子对撞机里制造出的黑洞，其尺度仅为百亿亿分之一米（１０的负１８次方米），存在时间仅为十亿分之几阿秒（１阿秒为１０的负１８次方秒）。由于它存在的时间是如此之短，根本不能吞噬任何周边的物质，因此不可能对地球构成任何危害。

    黑洞通常是由庞大的恒星在生命结束之后自我坍缩形成的，是一种体积极小、质量极大的天体，在它周围的一个区域里，连光也无法逃逸出去。早在２００１年就有科学家提出，大型强子对撞机能把大量能量压缩在很小的空间里，也会形成黑洞。不过科学家也指出，与恒星坍塌形成黑洞过程极为缓慢相反，这种“人造黑洞”的消逝可能“会像雪花消融一样容易”。


新闻来源：新华网

新华社记者潘治

    砸在牛顿头上的那个苹果开启了一位科学伟人的思想宝库，也开启了一个人类认知自然的崭新时代。１０日正式启动的欧洲大型强子对撞机有望在电光石火的粒子碰撞中，撞出若干启发人类攀上认知自然新高峰的“金苹果”。

    其中最值得期待的，当属苦寻多年依旧无处觅芳踪的希格斯玻色子。这一被誉为粒子物理学“圣杯”的粒子，能够完美解释物质质量之源，进而完美地支撑起整个“标准模型”的理论大厦。在现有科技条件下，各种加速器是人类寻找希格斯玻色子的最佳实验装置。而大型强子对撞机是迄今最强大的加速器，它将人类发现希格斯玻色子的期望激发至最高。

    不过，希格斯玻色子是在假设的前提下出场的，它能否被大型强子对撞机发现以及是否存在迄今依然未知。著名物理学家霍金就曾与美国密歇根大学的高迪·凯恩教授以１００美元为赌注打赌，认为大型强子对撞机不会发现希格斯玻色子。尽管如此，对霍金而言，大型强子对撞机极有可能为他带来一枚“金苹果”，即验证他有关黑洞蒸发的理论。霍金说，虽然他认为大型强子对撞机造出黑洞的可能性小于百分之一，“但如果真的能造出黑洞进而验证我的相关理论预言，无疑我将获得诺贝尔奖”。

    大型强子对撞机正式启动质子束流碰撞后每秒将发生约６亿次的粒子碰撞。尽管目前尚无法预知这将会造就什么样的新发现，但其数据分析结果无疑将有助于回答一些涉及自然和物质本质的基本问题，包括物质质量的来源、各种作用力的统一、暗物质的本性、是否存在其他维度等。由此带来的任何一项科学新发现，都弥足珍贵，足以成为一个个揭秘自然的“金苹果”。

    此外，在建造这一大型实验装置的过程中，科学家们已经获得了许多科研成果副产品。比如说，互联网最初就是欧洲核子研究中心的科学家为了解决数据传输问题而发明的。为了解决大型强子对撞机海量数据的分析问题，那里的科学家又开始采用分布式计算网络（网格计算）技术将数万台甚至数十万台计算机联合在一起构成全球最强大的超级计算机系统。网格计算技术将对信息时代的科技发展起到重要作用。

    实际上，大型强子对撞机本身就可谓是人类科研史上金光灿灿的“金苹果”。这一位于全长近２７公里的隧道中的对撞机是世界上最大的机器。该项目的完成，在国际上磨合形成了一个全新的大科学、大合作的体制，对其实验数据的分析还将形成科研成果大分享的局面，这无疑将成为人类集中力量攻克科技难题的一大盛举。


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大型强子对撞机正式启动具有里程碑意义——访北京大学教授钱思进

新华社记者杨京德
    欧洲核子研究中心大型强子对撞机１０日正式启动，将第一束质子束流注入２７公里长隧道内的对撞机。北京大学物理学院钱思进教授当天在位于日内瓦郊区的欧洲核子研究中心接受新华社记者专访时表示：“这具有里程碑意义，为在前所未有的对撞能量下取得新发现奠定了基础。”     参与大型强子对撞机上ＣＭＳ探测器建设的钱思进介绍说，此次启动还不是大型强子对撞机开始对撞，只是将第一束质子束流注入对撞机，使其以接近光速的速度走通２７公里环形隧道；经过一段时间（数小时至数十小时）调试，在第一束质子束流走通对撞机并运行稳定后，再注入与其平行的第二束质子束流反方向运行。在相向平行运行的两束质子束流稳定之后，再经过几天至几个星期的极其复杂细致的同步调整，才可能开始实现两束质子束流的对撞。
钱思进说，如果一切顺利，大型强子对撞机将在年底前实现两束各达５万亿电子伏特能量的质子束流对撞，此能量将是以前世界纪录的５倍。按计划，质子束流明年夏天将达到７万亿电子伏特的设计能量。
    大型强子对撞机的建造已历时十几年，难度很大，仅启动前的准备工作头绪就非常繁多。钱思进说，启动前主要是完成超导磁铁的冷却和质子束流的预加速，其中的最大难题，是将位于地下１００米的２７公里隧道中的数千根组成对撞机的大型超导磁铁冷却到零下２７１摄氏度。整个隧道分成等长的８段逐一冷却、通电并进行束流通过实验，每段冷却需要至少三四个星期，冷却后若在实验中出现任何问题又要升到室温排除故障，升温也需若干星期，一冷一热就要两三个月。尽管艰难，经过不懈努力，所有磁铁最终于今年７月全部冷却成功。大型强子对撞机是世界上最大的冷却系统，共加注了１万吨液氮和１３０吨液氦，其中液氦用量达世界年产量的约１％。     质子束流预加速也是个复杂过程，对每一束质子束流，从地面到地下、在室温下从质子直线加速器、小环形加速器（周长１００多米）、质子回旋加速器（周长６００多米）到超级质子回旋加速器（周长约７公里）都必须进行由小到大的４级预加速。     在大型强子对撞机上的４个大实验中，来自８０多个国家和地区的７０００多名科学家和工程师共同参与制造、维护和运行４个大探测器并进行数据分析。中国在这４个大实验中投资数千万元人民币并将参与物理分析。中国科学院高能物理研究所、北京大学、清华大学、中国原子能科学研究院、中国科技大学、南京大学、山东大学、华中师范大学和华中科技大学等科研院所和高校的科研人员参加了部分实验。


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