在因故障停运一年多之后,欧洲粒子物理研究中心23日发表公报称,欧洲大型强子对撞机当日下午首次实现了粒子流的同步传送及对撞
谭薇/编译
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位于日内瓦地下环形隧道内的欧洲强子对撞机(LHC),是世界上最强大的粒子加速器,也是有史以来最昂贵的科学实验器材。它可模拟宇宙大爆炸不足十亿分之一秒时的状态,为宇宙起源、粒子模型等基本物理难题提供答案。
然而,自2008年9月首次启动以来,发生爆炸的仅仅是磁铁等其他组件,一周后的氦泄漏事故,更是导致对撞机被迫停运。欧洲粒子物理研究中心(CERN)花了整整14个月的时间进行修理,以提高实验安全系数,防止事故重演。
上周五,CERN的官员宣布欧洲强子对撞机重新启动,他们预计第一次对撞将发生在12月初。或许是为了弥补建成15年来的时间损失,在工程师发射质子的三天后,两束粒子流便在ATLAS和CMS巨型探测器内成功实现了首次对撞。哥伦比亚大学(Columbia University)的迈克尔·塔茨(Michael Tuts)称,喜讯传来之际,对撞机控制室里的数千名物理学家欢呼雀跃,欣喜若狂。
本次实验亦是对对撞机系统同步传送能力的一次测试。在这一过程中,质子束以接近光速的速度传播,并在正确的地点发生对撞,其中每束粒子流均达到了4500亿电子伏特的“注入能量”。然而,这与研究者7万亿电子伏特的目标依然相去甚远。
根据CERN的计划,粒子流的单位能量将在接下来的数周内增至1.2万亿电子伏特,届时欧洲强子对撞机将首次超过美国费米实验室(Fermilab)的粒子加速器(9000亿电子伏特),成为名副其实的世界最强对撞机。明年年初,随着物理研究计划的实施,粒子流能量将达到3.5万亿电子伏特。
ATLAS探测器工程的发言人法比奥·贾诺蒂(Fabiola Gianotti)在周一的新闻发布会上表示,这是一个激动人心的消息。在科学家们近20年的共同努力之后,物理学迎来了一个前所未有的新时代。
欧洲核子研究中心总干事罗尔夫·霍尔(Rolf Heuer)则认为,在如此短的时间内实现对撞是一个了不起的成就。不过要想真正实施LHC物理计划,科学家们仍然任重道远。据一位工程师介绍,在短期内实验依然无法达到7万亿电子伏特的标准,除非从现在开始关闭对撞机,并进行一年以上的维修和加固。
不过,在达到最高标准之前,欧洲强子对撞机已拥有带来新发现的巨大潜力。贾诺蒂称,CERN的科学家们有望于明年实现超对称暗物质研究的重大突破。假如这种超对称的低质量粒子并不存在,那么欧洲强子对撞机的首要发现极有可能是物理学的“圣杯”——希格斯玻色子。为了达到更高的能量标准,物理学家已开始设计LHC的接班人——超级大型强子对撞机(Super Large Hadron Collider)。