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大型强子对撞机(LHC)已成为宇宙中温度最低的地区之一
强子对撞机的所有8个组成部分现已被冷却到1.9开氏温度(零下271摄氏度)这一操作温度,低于外太空温度。.jpg
强子对撞机的所有8个组成部分现已被冷却到1.9开氏温度(零下271摄氏度)这一操作温度,低于外太空温度。

新浪科技讯 北京时间10月20日消息,据国外媒体报道,经过冷却后,备受关注的大型强子对撞机(LHC)已成为宇宙中温度最低的地区之一。强子对撞机的所有8个组成部分现已被冷却到1.9开氏温度(零下271摄氏度,零下456华氏度)这一操作温度,低于外太空温度。

大型磁铁能够弯曲强子对撞机周围的粒子束,它们利用液态氦帮助对撞机保持这一绝对低温。强子对撞机位于法国-瑞士边境地下一条27公里长的环形隧道内,磁铁则被从头至尾置于隧道之中。据悉,对撞机将于11月下旬重启,对其进行冷却是重启前的一个重要步骤。

2008年9月19日,由于所谓的磁铁“熄灭”导致一公吨液态氦渗入隧道,大型强子对撞机被迫关闭。液态氦泄露事故发生后,对撞机必须进行加温以达到进行维修需要的温度。大型强子对撞机是有史以来研制的功率最大的物理学设备,能够重建大爆炸之后的宇宙初期形态,由位于日内瓦的欧洲核子研究组织负责操作。

实验过程中,两个质子束将被导入穿过磁铁的管道内。在环形隧道内,质子束将以接近光速的速度以相反方向飞行。在隧道周围指定的点,携带巨大能量的质子束相遇并发生碰撞。科学家希望在撞击产生的碎片中发现新的粒子,以便从根本上加深对宇宙本质的了解。

大型强子对撞机的操作温度接近零下273.15摄氏度这一绝对零度,绝对零度是可能达到的最低温度。相比之下,外太空遥远区域的温度大约在2.7开氏温度(零下270摄氏度 ,零下454华氏度)左右。

在设计上,强子对撞机采用的磁铁具有超导性,能够让电流通过时遭遇的阻力降为零,进而将能量损失降至最低。为了具有超导性,磁铁必须被冷却到相当低的温度。出于这个原因,对撞机采用了一个复杂的低温线路系统并利用液态氦作为制冷剂。迄今为止,还没有如此大规模的粒子物理学研究设备在如此低温条件下运行。

在质子束绕27公里长的隧道运行前,工程师必须测试对撞机的新熄灭保护系统,同时进行磁铁供电测试。目前,质子束已经被送到大型强子对撞机“门前”。据悉,将一个低强度质子束导入对撞机最短需要一周时间。对质子束的测试只涉及对撞机自身组成部分,而不是整个环形隧道。

官员们计划在11月下旬让一个质子束绕对撞机环形隧道运行。在此之后,工程师将进行低强度质子束对撞实验,为科学家提供他们获得的第一手数据。质子束的能量随后将被提高以进行第一次高能对撞。所有这些标志着大型强子对撞机研究计划正式启动。高能对撞预计于12月进行,但据欧洲核子研究组织公关部负责人詹姆斯·吉利斯透露,对撞时间很有可能推迟至2010年1月。

吉利斯博士表示,对这个加速器进行操作是一件非常细致的工作。“在对质子束进行加速的同时,你不得不因它们之间的距离而深深感到担忧。而等到希望它们进行碰撞时,你又希望它们尽可能靠得近一些。”他指出:“如果出现错误,你就可能失去质子束。整个过程需要一段时间才能趋于完美,在此之后,你所要做的就是等待碰撞发生。我们可以这样理解对撞机最后控制元件与碰撞点之间的距离,有点像位于大西洋两岸的两根织针进行碰撞。”

官员们计划在圣诞节和新年假期进行短暂休整,届时实验室将关闭。虽然管理人员已就如何在这段时间内完成相关工作进行讨论,但吉利斯表示后勤保障是一项非常复杂的工作。促使作出冬季关闭决定的主要因素是工人合约,合约问题需要重新进行谈判。

官员们表示,早期预警系统(熄灭保护系统)的升级将防止2008年导致对撞机关闭的类似事故发生。这种升级包括在对撞机周围安装数百个新探测器。2008年的事故发生后,欧洲核子研究投入大约4000万瑞士法郎(2400万英镑)对强子对撞机进行修复,其中就包括升级熄灭保护系统。(孝文)

消息来源:http://tech.sina.com.cn/d/2009-10-20/07043520176.shtml


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