十年前,世界上最大的科学仪器启动了,一个研究王朝开始了。
2008年9月10日,一束质子束首次环绕大型强子对撞机(LHC)的整个16.5英里长(27公里)的环。大型强子对撞机是世界上有史以来建造的最大、能量最高的原子加速器。LHC位于瑞士日内瓦郊外的欧洲核子研究中心(CERN)实验室,其建造目的是将高能质子束以接近光速的速度撞击在一起。他们的既定目标是创造并发现希格斯玻色子,这是标准模型中最后一块缺失的部分,也是我们对亚原子物质行为的最佳理论。但目标远不止这些。我们真正想做的是发现一些完全意想不到的东西——如此之大,如此之新,这意味着我们必须重写教科书。
大型强子对撞机并没有静悄悄地启动。在此之前的几个星期和几个月里,媒体上充斥着令人窒息的关于大型强子对撞机会制造出一个毁灭地球的黑洞的报道。媒体在驱散耸人听闻的言论方面做得很好,但这篇报道实在太好了,即便是在最负责任的报纸、网络和广播媒体中,也不能不刊登。
大型强子对撞机所在的欧洲核子研究中心实验室决定邀请媒体观看大型强子对撞机的第一束光束。黑洞的疯狂使得媒体大量出现。英国广播公司、美国有线电视新闻网、路透社和数十家国际媒体都参加了庆祝活动。除了黑洞,从公共关系的角度来看,这是一个危险的选择:全新的加速器是挑剔的野兽,198彩票平台注册送的钱怎
198带玩团队是1号团队吗么提款,而大型强子对撞机尤其如此。它由成千上万的磁铁、成千上万的电源、监控电子设备等组成。即使是最轻微的事故也可能使光束的首次成功循环推迟几天或几周。[图片:世界上最大的原子加速器(LHC)
那天早上有些紧张的时刻。最初的几次尝试都失败了,因为一些反叛的电力供应。然而,就在当地时间上午10点30分,加速器操作员成功地将一束强度非常低的质子束穿过了整个反应堆。因为大型强子对撞机本质上是两个加速器——以容纳向相反方向运动的光束——下一步是引导光束通过第二组光束管。这发生在第一次成功之后不久。世界媒体毫不夸张地宣布了这一技术成就。粒子物理学很少得到这种媒体曝光。
尽管全世界都为之兴奋,但那一天取得的成就却相对有限。低能量,低强度,来自馈线加速器的光束被注入大型强子对撞机。光束在环上循环了几次,能量很低,这意味着LHC的设计能量最低。LHC的工作方式是接受来自小型加速器的粒子束,然后将其加速到比接收到的能量高15倍以上的能量。在第一次尝试中,没有任何加速光束的意图。只要让它成功地绕圈就足够了。
此外,梁的强度还不到设计强度的千万分之一。在粒子束中,强度与光的亮度相似。可以通过增加更多的质子或将光束聚焦到更小的尺寸来增强光束的强度。在那一天,对焦仍然是未来的目标,只有很少的质子被放入加速器。最初,实际的加速器电子设备的时间并不是很准确。所以,显然有一条路要走。
但是,不管。这是令人兴奋的,它当然是走向全面运作的一个重要跳板。软木塞被破灭。香槟是喝醉了。有人拍了他们的背,还拍了照片。那是美好的一天。
我不是第一次来欧洲核子研究中心的。毕竟,我对大型强子对撞机项目的兴趣是用它来粉碎高能粒子,每个人都知道那时不会发生碰撞。相反,我在费米实验室工作。费米实验室是美国最重要的粒子加速器实验室,也是除欧洲核子研究中心外,198彩除了有时时彩,分分彩,11选5
时时彩定位胆技巧,江苏快三,还有新上线的瑞士分分彩,只有你想的到的我们都有。,对大型强子对撞机数据分析最有影响力的研究机构。这两个实验室有兄弟姐妹关系,当技术障碍被克服时,我们会互相欢呼。在费米实验室,我们决定在9月10日晚上为科学家和当地社区举办一个睡衣派对。这是非凡的。数百名当地人在凌晨2点出现,并在当地时间凌晨4点30分等待beam的成功流通。我四处走动,与公众和记者交谈,他们无法说服编辑把他们送到欧洲和其他科学家那里。观众的欢呼声非常响亮,我想他们在欧洲核子研究中心(CERN)也能听到,该中心位于欧洲东部4400英里处。
当然,2008年9月10日上午的成功是非常重要的,但这只是朝着预期结果迈出的一步,那就是启用地球上最强大的粒子加速器。为了做到这一点,LHC周围的1232个巨型磁体需要经过测试,并在全电流下测试。所以,欧洲核子研究中心的工作人员把他们的注意力转向完成它。这就是事情出错的地方。9月22日,运营商是触动了去年的磁铁,当一个错误的焊铜母线过热引起的,导致其融化,弧,然后穿刺举行了液态氦的热水瓶,使磁铁能够承受一万安培的电流,让强大的磁场成为可能。[画廊:在大型强子对撞机上寻找希格斯玻色子]
随着那个小孔,氦气在高压下被释放出来,形成了一个足够强大的喷射流,把一个35吨重的磁铁向侧面推了18英寸,把安装支架从固体混凝土中拉了出来。氦的温度是零下450华氏度,它使大型强子对撞机的隧道冷却了一英里。修复损坏和增加额外的故障保护设备花了一年多的时间。
2010年2月27日,大型强子对撞机的工作人员准备再试一次。在大约1小时15分钟的时间里,他们重复了这个过程,再次让光束朝相反的方向循环。这一次,在没有事先通知媒体的情况下进行了尝试。直到3月19日,工作人员才最终将光束加速到比之前的世界纪录——费米实验室的Tevatron——高3.5倍的能量。那天我碰巧在欧洲核子研究中心,成果是在黎明前的凌晨完成的。我和同事们一起观看了监视器,当宣布稳定的比恩时,香槟、背拍和欢呼声再次响起,这次没有电视摄像机。
从那天起,大型强子对撞机就成为了一个简单的科学奇迹,它向环周围的四个探测器发送了不同寻常的光束。到目前为止,科学产出是惊人的,两个更大的实验各发表了800多篇论文,整个研究项目发表了2000多篇论文。
过去十年中最具影响力的发现是希格斯玻色子,这是粒子物理学标准模型中最后一块缺失的部分。它于2012年7月4日宣布,再次面向全球观众,覆盖了1000多家电视台和10亿观众。世界再一次分享了发现的喜悦。[发现希格斯玻色子的6个含义]
LHC的未来确实是光明的。虽然我们已经成功地运作了10年的设施,目的是继续使用加速器进行发现。目前的计划是至少在未来20年内继续运营。事实上,据估计,到2018年底,大型强子对撞机的实验将只收集3%的数据,这些数据将被记录在设备的使用寿命中。2018年底,大型强子对撞机将暂停运行两年,进行整修和升级。2021年春天,它将恢复运行,探测器将有很大改进。用大型强子对撞机是不可能知道我们将揭示什么科学真理的。如果我们知道我们会发现什么,那就不叫研究了。但毫无疑问,
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