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大型强子对撞机再次重启“qi”探索「第五种自然力」

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,欧洲核子研究中心大型强子对撞机是世界上最强大的粒子加速器,2012年发现希格斯玻色子,大型强子对撞机(LHC)历经3年的维护和升级后再度重启。

  4月26日消息,据国外媒体报导,4月22日,大型强子对撞机(LHC)历经3年的维护和升级后再度重启,两束注入能量 450 GeV 的质子束在 27公里长隧道内发射。

  大型强子对撞机的工作原理是将原子粉碎,再将它们分离,寻找存在其中的亚原子粒子,观察亚原子粒子是如何相互作用的。2019年,欧洲核子研究组织(CERN)关闭了大型强子对撞机,进行维修升级,提高仪器的灵敏度,使其更好地完成任务。

图中是大型强子对撞机实验状况,该对撞机的工作原理是将原子粉碎,再将它们分离,寻找存在其中的亚原子粒子,观察亚原子粒子是如何相互作用的。

  这将使研究人员以更高解像度观察原子内部——每秒捕获数据3000万次,启动长度27公里的对撞机环状隧道是一个复杂过程,要求一切像“管絃乐队一样”完美协调工作,特别是受新冠疫情的特殊时期。

  负责大型强子对撞机控制室操作的任德·斯特恩伯格(Rende Steerenberg)解释称,这不是简单地按下一个按钮,操作时会有紧张感和神经过敏,毕竟潜在着许多故障因素,例如:隧道里的障碍物和磁铁等问题。

  目前粒子物理学家希望升级大型强子对撞机之后能有助于发现一种新的基本自然力,在四种基本自然力(引力、电磁力、强力和弱力)之外的一种新自然力,并有助于解释宇宙谜团。

  研究人员称,另一个希望是,重启大型强子对撞机将有助于寻找神秘的暗物质,暗物质是宇宙非可见物质,构成了已知宇宙的大部分。

  尽管大型强子对撞机已重新启动,但研究人员仍面临着潜在威胁,其中包括:隧道中可能存在障碍物,由于大型强子对撞机的8个组成部分现已被冷却至1.9开氏温度(相当于零下271摄氏度),容易导致材料收缩变形。同时,在大型强子对撞机隧道中,利用数千块磁铁将数十亿粒子集中在紧密的质子束难度较大。

  斯特恩伯格称,大型强子对撞机的工作方式有点像“管絃乐器”,为了确保质子束在隧道中穿行,所有磁铁必须在正确时间发挥正确作用,完成正确的任务。 4月22日,粒子自2018年12月以来首次穿过27公里长的对撞机环状隧道,然而,大型强子对撞机需要6-8周才能达到全速,那时点质子碰撞将再次出现。

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