世界最大粒子加速器重启 将寻找新粒子
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“就是今天！”欧洲核子研究中心(欧核中心，CERN)的物理学家、相关部门负责人博尔德里（Frédérick Bordry）昨天在瑞士调控中心发出这样一条推特，在经历两年停机维护、加固升级及数月重启准备后，世界最大的粒子加速器——欧洲大型强子对撞机（LHC）当天正式开启第二阶段运行，物理学家们又开始新一轮的寻找神秘粒子之旅。 欧洲大型强子对撞机是目前全球最大、能量最高的粒子加速器，它通过埋入地下100米深、总长27公里的超导磁铁加速并碰撞粒子，可在微观尺度上还原宇宙大爆炸后的宇宙初期形态，帮助科学家研究宇宙起源并寻找新粒子。 重启比原计划晚了一周，因为对撞机磁路在3月21日出现了故障。 欧核中心在公报中说，欧洲大型强子对撞机于当地时间5日上午10时41分发射出第一束质子束流，另一束相反方向的质子束流于5日中午12时27分发射，两束质子束流循环的注入能量为0.45万亿电子伏特。
CERN的相关部门负责人博尔德里（Frédérick Bordry）
世界最大粒子加速器欧洲大型强子对撞机（LHC） 质子束流在总长27公里的环状隧道内，以接近光速的速度进行对撞。物理学家们在对撞过程中寻找未知的神秘粒子。据信，这些粒子在大爆炸后的宇宙形成过程中扮演了重要角色。 按规划，欧洲大型强子对撞机第二阶段运行可实现每个质子束流产生6.5万亿电子伏特的能量，进而在今夏实现以创纪录的13万亿电子伏特的质子束流总能量进行对撞实验。公报说，未来数天科研人员将会在检查各系统状况后逐步提升质子束能量。 公报说，在对撞机停机期间，欧核中心强化了对撞机的1万个超导磁铁连接点，安装了超导磁铁保护系统，同时改进增强了制冷、真空及电子系统。随着今夏将以13万亿电子伏特的质子束流总能量运行，欧洲大型强子对撞机实验将探索希格斯玻色子机制、暗物质、反物质等更多未知领域。 欧洲大型强子对撞机于2008年9月建成运行，首阶段运行于2012年末结束。该阶段的两个强子对撞实验项目ATLAS和CMS均证实了“上帝粒子”希格斯玻色子的存在，理论上认为希格斯波色子是构成宇宙的最基本组成部件之一，解释了为何其它粒子会拥有质量。 根据这一理论，在宇宙大爆炸后，希格斯场和与之对应的粒子——希格斯玻色子一同形成。而希格斯场，这种看不见的力赋予了其他基本粒子质量的属性。 研究者们想要借此揭开有关宇宙基本组成的更多迷题，他们希望能在未来几年首次获得暗物质存在及其组成的实际证据。 德国电子同步加速器研究所（DESY）所长姆尼克（Joachim Mnich）表示，"大型强子对撞机以更高的能量重启，给予了进入新未知领域和发现新物理现象的机会，比如证明暗物质的存在"。 目前DESY的150名工作人员参与了欧洲粒子物理研究所的实验项目，而世界范围内有上万名科学家参与了该实验。
世界最大粒子加速器欧洲大型强子对撞机（LHC） 中国粒子物理学迎头赶上 Majorana（马约拉纳）和Gerda（锗探测列阵）其实都是女子名，它们指的是两个欧、美联合项目。这两个项目都在“搜寻反中微子”（确认中微子是否就是自己的反粒子，可发生“无中微子双β衰变”）——在物理学中，目前尚未发现任何支持反中微子存在的证据。但是如果得到证实，可以将科学的发展向前推进数十年。因为这可以解释宇宙中暗物质的组成，从而揭开自然科学史上的一大迷题。 尽管历经多年，无论马约拉纳研究还是锗探测列阵研究都没拿出有力的结果。德国之声去年曾在一篇评论中称，不过在中国人还没有加入这一研究前，这不算太糟糕。然而现在，中国人不但加入而且似乎超过了西方——至少他们已经为此创造了最好的条件。 梅东明是建造反中微子探测器最有声望的专家之一，本已在美国工作多年。然而当听说自己的祖国也开始进行这项研究后，他回国了。谁能为此责怪他呢？他的美国同事此前做梦也没想到，中国有一天会成为比美国更吸引人的研究地。 要想证明反中微子的存在，还需要另一种极难提取的物质——锗。梅东明这些研究人员用高纯度锗制造的探测器要追踪反中微子，还需要一个特别的环境。这个环境不仅需要最先进的电子设备，也需要极度纯净的技术，光是实验人员身上的微尘粒就能导致结果有误。在这些问题上，中国人需要帮助。 更重要的是这样的实验必须完全避过各种宇宙辐射，因此搜寻反中微粒子的实验室必须建在地下深处。所有这些，人们都一直没想到中国人能做到。然而如今，他们在四川省的深山区开始挖建世界最深的实验室（中国锦屏地下实验室——观察者网注，由清华大学与雅砻江流域水电开发有限公司共建）。其中的一厅已经建成，剩余的七厅预计在2018年前完工。最晚到那个时候，中国人就将拥有比意大利中部的、领先世界的大萨索山实验室更先进的地下实验室。大萨索山地下实验室现在整体陷入停滞：西方研究人员很难找到用于修建微子探测器的5亿欧元，因此他们羡慕地望着东方——在那里，钱不是问题。 这个东方实验室在一定程度上，算是雅砻江八万人施工的世界最大围堰的副产品。相比之下，大萨索山的欧洲地下实验室看上去像是间游戏室。针对微子物理学家担忧的宇宙射线，在四川山下要比在大萨索山下弱200倍。四川实验室还将前所未有得装备一个由1000公斤高纯度锗制造的探测器——这至少耗资5亿欧元。中国已经是一个高科技国家，而且正在成为一个航天大国。如今，中国也要在最顶尖的基本粒子物理学中立足。 欧洲人，其中也包括慕尼黑马克斯·普朗克物理研究所的研究人员，已被野心勃勃的中国人所吸引，以至于他们新近一致决定和中国人合作——而且是在中国人的领导下。而美国人则更持怀疑态度，他们最多愿意充当顾问。对于这项研究而言，更好的当然是大家一起搜寻。然而这对于正处于上升和下降中的大国代表们来说很难。欧洲和美国合作的非常不错，而这也体现了在一个多元化的世界秩序下，应该共同解决世界大问题，而这就要求每位参与者都学着退一步。奖励将是一个由美、欧、中研究者共同获得的诺贝尔物理奖以及一个政治上的巨大进步。 |
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