本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。
命运多舛的大型强子对撞机 (LHC) 周一达到了其首个重大里程碑,它将其双质子束加速到 1.18 TeV(太电子伏特)的能量,超越了费米国家加速器实验室的 Tevatron 自 2001 年以来保持的 0.98 TeV(太电子伏特)的能量记录,根据欧洲核子研究组织(又称 CERN)的消息。
LHC 的任务是帮助科学家更好地理解宇宙的起源,解释粒子为什么有质量,并寻找暗物质。就在 10 天前,CERN 将世界上最强大的粒子加速器从长达一年的休眠中唤醒,在此期间,科学家们修复了由电气连接故障引起的氦泄漏。LHC 已经超过了之前的运行时间,之前的运行于 2008 年 9 月结束,当时光束开始循环仅九天。自那时以来,CERN 一直在维修、升级和重新调试该机器。
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今天的成功几乎达到了 CERN 科学家最初设定的 1.2 TeV 的能量目标。最终目标是让 LHC 将质子加速到七 TeV 的能量,根据2008 年 2 月大众科学关于 LHC 的特别报道,这相当于静止质子质量所蕴含能量的 7000 倍。《大众科学》报道称,在最大强度下,LHC 循环粒子的“能量预计大致相当于 900 辆汽车以每小时 100 公里速度行驶的动能,或足以加热近 2000 升咖啡的水”。
据大众科学报道,在 LHC 项目中工作的 5000 多名科学家、工程师和学生的目标是使 LHC 通过多个里程碑——从单束到双束再到对撞束;从较低能量到太尺度;从较弱的测试强度到更强的强度,后者适用于以有用的速率产生数据,但更难控制。随着 LHC 的功率提升,它有望像一台极其强大的显微镜一样工作,使研究人员能够深入研究最短距离(小至纳米级)和有史以来探测到的最高能量的物理学。
该实验室在新闻稿中表示,CERN 的下一个目标是提高光束强度,以提供“有意义的质子-质子碰撞率”。选择当前强度水平作为垫脚石,以便科学家可以确保更高强度可以安全处理,并且可以保证碰撞期间实验的稳定条件。
麻省理工学院理论物理学家弗兰克·维尔切克去年在大众科学的 LHC 特别报道中提到,该装置可能会产生“物理学的黄金时代”,这与普遍的看法不谋而合。
科学家庆祝 LHC 破纪录运转的图像 © CERN