什么是强子对撞?( 二 )


现撷取一些有关它的数据“之最”,记录如下:1、世界上最大的机器:“大型强子对撞机”不仅是世界上最大的粒子加速器,而且也是世界上最大的机器 。它位于瑞士、法国边境地区的地下100米深的环形隧道中,隧道全长26.659公里 。2、地球上最快的“轨道”:如果“开足马力”,数以百万计的粒子将在环形隧道内以每秒11245圈的速度“狂飙”,约等于光速的99.99% 。
3、太阳系中最“空旷”的地方:为避免粒子流与气体分子发生碰撞,粒子流都在超高真空的“通道”内运行,其间如同星际空间一样“空旷”,气压仅为10的负13次方个标准大气压,比月球上的大气压还小10倍 。4、最热与最冷的机器:大型强子对撞机是个既极端热又极端冷的机器 。当两束粒子流对撞的时候,碰撞点将产生极端高温,可以达到太阳中心温度的10万倍 。而与之形成鲜明对比的是,由于采用了超流体氦冷却等手段,对撞机中粒子运行的加速腔在工作时的温度仅为零下271.3摄氏度(1.9开),比遥远的太空还要冷 。
5、全球最强大的超级计算机系统:大型强子对撞机上进行的每一个大型试验一年所获得的数据,可以刻满十万张双层DVD 。为了对这些数据进行分析,世界各地成千上万名科学家都参与进来,他们所使用的数万台甚至数十万台计算机借助分布式计算网络(网格计算)联合在一起,这也构成了全球最强大的超级计算机系统 。***2:粒子物理学的“圣杯”——希格斯玻色子人们早已发现,自然界中物体之间千差万别的相互作用,可以简单划分为4种力:即引力、电磁力、维持原子核的强作用力和产生放射衰变的弱作用力 。
在爱因斯坦的相对论解决了重力问题后,人们开始尝试建立一个统一的模型,以期解释通过后3种力相互作用的所有粒子 。经过长期研究和探索,科学家们建立起被称为“标准模型”的粒子物理学理论,它把基本粒子(构成物质的亚原子结? 。
强子对撞机的原理是什么

什么是强子对撞?

文章插图
高能物理对撞机可以按照其加速粒子的种类进行分类,强子对撞机是其中一种,它加速的粒子是强子 。由夸克组成的粒子称为强子,它包括重子和介子 。
介子一般是高能物理过程中的产物,极不稳定,短时间内就会发生衰变,因此不会是对撞机用来加速的粒子 。
在重子中,相对稳定的是质子和中子,而中子不带电,无法实现加速过程 。也就是说,目前可行的强子对撞机所加速的粒子是质子 。当前世界上能量最高的强子对撞机位于瑞士日内瓦,由欧洲核子研究中心建造的大型强子对撞机将投入运行,届时将成为世界上能量最高的强子对撞机,它能使质子-质子在14TeV的质心能下对撞 。大型强子对撞机磁体高16米,长、宽均有10多米,重达1920吨 。
工程技术人员专门建造了一个巨型吊架,用4根粗钢缆吊住这个磁体,借助液压顶泵将磁体缓慢放入隧道 。它长达27公里的环形隧道可被用来加速粒子,使其相撞,创造出与宇宙大爆炸万亿分之一秒时类似的状态 。在高能物理实验中,粒子加速器和探测器是常用设备 。
强子对撞机是什么?_?
什么是强子对撞?

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在高能同步加速器基础上发展起来的一种装置,其主要作用是积累并加速相继由前级加速器注入的两束粒子流,到一定束流强度及一定能量时使其在相向运动状态下进行对撞,以产生足够高的相互作用反应率,便于测量 。用高能粒子轰击静止靶(粒子)时,只有质心系中的能量才是粒子相互作用的有效能量,它只占实验室系中粒子总能量的一部分 。
如果射到靶上的粒子能量为 E,则对靶中同种粒子作用的质心系能量约为 (E为粒子的静止能量) 。
可见,随着Eo的增高,用于相互作用的那部分能量所占的比例将越来越小,即被加速粒子能量的利用效率越来越低,但是,如果是两个能量为 E的相向运动的同种高能粒子束对撞,则质心系能量约为2E,即粒子全部能量均可用来进行相互作用 。可见,为了得到相同的质心系能量,所需的加速器能量将比对撞机大得多 。如果对撞机能量为 E,则相应的加速器能量应为2E2/E 。例如,能量为2×300GeV的质子、质子对撞机,同一台能量o为 180000GeV的质子加速器相当,建造这样高能量的加速器 。
在目前的技术水平及经济条件仍然是不可及的 。但建造上述能量或更高一些能量的对撞机是完全可行的,这就是近20年来对撞机得到广泛发展的原因之一 。对撞机的主要指标除能量外还有亮度 。