大型強子對撞機對撞總能量達到7萬億電子伏特

2020-12-05 中華人民共和國科學技術部

    歐洲核子研究中心(CERN)在其官方網站發布視頻消息稱,歐洲大型強子對撞機(LHC)開始實施總能量達7萬億電子伏特的質子束流對撞,這是迄今最高能量的質子束流對撞試驗。試驗用於模擬137億年前宇宙大爆炸之後的最初狀態,並進行其他物理學重要課題研究。當日的對撞試驗在一次故障後終獲成功,歐核中心成員開啟香檳交相慶賀。

  當地時間30日上午,LHC正欲按原計劃實施兩束質子束流對撞實驗時,研究人員突然發現兩束質子束流意外丟失。在找到束流重新加速後,又一度出現冷卻系統問題,致使加速中斷。本次故障造成了幾小時的延遲,所幸的是首次對撞依然取得了成功。

  在當天的質子束流對撞完成後,LHC上的CMS探測器即時探測到對撞的發生,並製作出對撞當時的質子束流貫穿CMS探測器所留下的影像。歐核中心官網以直播視頻的形式,公布了證明實驗成功的圖像及研究人員的歡慶場面。參與LHC實驗的專家對當天的對撞不吝溢美之詞,稱其取得了超過預期的結果,堪稱是一次重大意義的飛躍,並由此開創了物理學的新紀元。

  LHC的巨型探測器之一,超環面儀器實驗(ATLAS)的發言人法比奧拉·吉亞納蒂稱,藉助本次破紀錄的碰撞能量,LHC的研究領域得到了極大地拓展,同時也開啟了對暗物質、希格斯粒子等層面的新研究。另一巨型探測器,緊湊渺子線圈實驗(CMS)的發言人圭多·託內裡表示,他們不久便將揭開許多重大物理之謎,比如物質的起源、力的守恆、暗物質等等,前景讓人期待。歐核中心主任洛夫·霍耶爾則稱:「人們為這一刻等待了很長時間,但現在他們的耐心與付出開始獲得回報。」

  對於本次撞擊產生的新粒子,研究人員表示將繼續進行分析觀察。如一切順利,LHC將持續運行18至24個月,其間在2010年底將有短暫技術停運。

  LHC在設計之初,目標是可以將質子束流分別加速到7萬億電子伏特的超高能量並使之對撞,本次進行的是能量分別達3.5萬億電子伏特的對撞。這種對撞的實質其實是夸克和膠子之間的碰撞,對撞完成後,LHC將用於對稱性破缺和質量起源課題的研究,尋找新粒子和新的物理現象,探求宇宙形成的秘密。

  目前LHC巨大的主體部分位於日內瓦郊區的地下100米深的一條周長27公裡的環形隧道裡,走完全程要花4個多小時。在LHC實驗身上投入的人力、物力和預期的科研成果,都使其躋身「大科學實驗」行列的首位,也讓LHC一直以來備受關注。2008年的初次啟動將這種關注推到了頂點,自此LHC每一步的動向猶如不斷投向水平面的石子,激起的波瀾從未平息。面對種種不同的聲音,歐核中心的科學家仍然滿懷信心,研發的腳步雖幾次受阻但從未曾停滯。科學界也普遍持看好態度,在2008年和2009年十大最受關注的科研活動中,LHC皆榜上有名。

  「這不只是一套物理模型的完善,而是一個宇宙的誕生」,諸如此類的斷言儘管有失科學的審慎,但顯示了對LHC寄予厚望者大有人在。對於時常出現的關於LHC意義的探討和質疑,研究人員會拿出《科學》雜誌的評價:「即使它(LHC)只能貢獻少量科研數據,那也足以被視為重大進展。」

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