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欧洲大型强子对撞机重启,把头伸进粒子加速器

日期:2019-12-22编辑作者:澳门新葡8455手机版

这就要说回我们最初的问题了:当一束接近光速的亚原子粒子撞上人的血肉,结果将会如何?也许因为粒子物理的概念和生物学相距遥远,不但普通人的直觉不足以回答这个问题,就连一些专业物理学家也一筹莫展。2010年,诺丁汉大学的几位物理学和天文学家在Youtube接受访问时承认,他们也不知道把手伸进LHC的质子束中会发生什么。迈克尔·梅里菲尔德(Michael Merrifield)教授简明地说道:“这个问题很好,我不知道该怎么回答。不过你很可能会受到重创。”劳伦斯·伊维斯(Laurence Eaves)教授也不敢轻易定论,他说:“以我们观察的能量规模而言,对人的效果应该不会太明显。”但他的话里也难免有些英国式的轻描淡写,“我会不会把手伸进粒子束?也许是不会的吧。”

本报讯 在经历了两年的停机维护、加固升级及数月重启准备后,随着质子的再一次循环,欧洲大型强子对撞机终于开始了自己的第二次运行。

不幸被质子束击中的布戈尔斯基。(图片来源:survivor-story.com)   

CERN在一份公报中说,LHC于当地时间5日上午10时41分发射出第一束质子束流,另一束相反方向的质子束流于5日中午12时27分发射,两束质子束流循环的注入能量为0.45万亿电子伏特。

虽然被加速器中的粒子束射穿了大脑,布戈尔斯基的智力却未受损伤,事后依然顺利读完了博士学位。布戈尔斯基活过了这场事故。人类也和他一样。虽然粒子加速器的内部是那样可怕可畏,但人类却至今没有在核子时代灭亡。(编辑:游识猷)

Collier说:“到那时,我们已经完成了能量强度的跃升,我们正在谈论着这些质子流束中储存着的数百兆焦的能量,如果无法很好地控制它们,那么将导致灾难性的事故。”

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此次重启被拖延了两周,原因是一块金属在环绕LHC的一个超导磁体周围的安全系统中引发了短路。3月30日,工程师们通过使用电流放电蒸发金属的方法清除了这些碎片。

2012年,LHC找到了寻访已久的希格斯玻色子,有了这种粒子,就可能解释其他粒子是如何获得质量的了。这个伟大成就使LHC进入了流行文化,2013年,重金属乐队Megadeth把它放在了唱片《超级对撞机》(Super Collider)的封面上;2014年,美国电视剧《闪电侠》也把它写进了剧情。

4月5日,两束能量相对较低的质子束流——每束仅包含了最低限度的质子数量——以相反的方向在LHC总长27公里的超导磁体环中开始循环。但它们还没有准备好进行碰撞。

布戈尔斯基被质子束穿过的半边脸因瘫痪而很少皱纹,结果反而显得格外年轻。(图片来源:gawker)   

一旦CERN的科学家能够很好地了解他们的机器如何运行,研究人员将会增加在超导磁体环中被压缩的质子束数量。

(译 / 红猪)如果把身子探进一台粒子加速器,会发生什么?这听起来像一部差劲的漫威连环画开头情节,但它也为我们关于辐射、关于人体的脆弱、关于物质本性的直觉提供了一些线索。粒子加速器赋予了物理学家研究亚原子粒子的新手段:他们将粒子在强大的电磁场中加速,并追踪撞击后产生的相互作用。因为探索宇宙奥秘,对撞机成为了时代精神的一部分,也激起了现代人的惊奇和恐惧。   

LHC的第二次运行并没有设置这样一个显著的目标。相反,物理学家将对不符合粒子物理学标准模型的现象信号的数据进行梳理,从而希望能够解开包括暗物质起源这样的物理学难题。

专辑封面上的LHC。(图片来源:Megadeth)   

欧洲大型强子对撞机于2008年9月建成运行,首阶段运行于2012年末结束。该阶段的两个强子对撞实验项目ATLAS和CMS均证实了“物质质量的来源”希格斯玻色子的存在。

对于那些无法在实验室里研究的情况,这样的思维实验可以说是有用的探索手段。不过偶尔也会发生一些为研究提供实例的不幸意外:一些因为伦理原因无法开展实验的课题,都可以用这种方式研究。这类实例研究都只有一个样本,且没有对照组。然而就像神经科学家V·S·拉马钱德兰(V.S.Ramachandran)在1998年的著作《脑中的幽灵》(Phantoms in the Brain)中指出的那样,要证明猪会说话,只要一只会说话的猪就行了。比如在1848年9月13日,一根铁条穿透了美国铁路工人菲尼亚斯·盖奇(Phineas Gage)的头颅,深刻改变了他的性格,也为人格研究提供了早期的生物学依据。   

在对撞机停机期间,CERN强化了对撞机的1万个超导磁铁连接点,安装了超导磁铁保护系统,同时改进增强了制冷、真空及电子系统。随着今夏将以13TeV的质子束流总能量运行,LHC实验将探索希格斯玻色子机制、暗物质、反物质等更多未知领域。

但是虽然有了这些成就和荣耀,粒子物理学却因为太过抽象的缘故,其含意或用途始终少有人理解。不同于NASA向火星发射探测器,CERN的研究并没有创造什么震撼人心的具体形象。最能体现粒子物理学研究的是黑板上的公式和称为“费曼图”的弯曲线条。就连诺奖得主奥耶·波尔(Aage Bohr,波尔原子模型的提出者尼尔斯·波尔之子)和同事欧勒·乌尔夫贝克(Ole Ulfbeck)都主张亚原子粒子只是数学模型、没有物理实体。   

Collier与他的团队将在接下来的8周里让越来越多的系统上线,从而使得工程师们能够微调和清理这些质子流束。

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