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短路故障或推迟世界上最大强子对撞机重启新日

发布时间:2020-01-16 02:46:05 阅读: 来源:调节阀厂家

实验团队正利用这一延误时间进行其它调整工作。

总长27千米的环形隧道能将粒子加速到接近光速

粒子加速过程中,磁体所能容纳的电量需逐步增加

据国外媒体报道,在中断了两年之后,大型强子对撞机终于准备再次启动,进行能量更强的粒子对撞实验。

该实验本应于本周开始,然而由于上周六刚刚发现的一起短路故障,这一计划不得不向后推迟。

2008年秋季,这台位于瑞士的大型强子对撞机曾出过一次爆炸事故。由于对撞机中一处电路连接错误,几个磁体温度过高并融化,导致氦气汽化,引起了爆炸。当时距大型强子对撞机的首次使用仅过去了九天,修理则花了数月时间。“加速器的损坏真令人扫兴,”内布拉斯加大学的一名物理学家,阿兰·多米奎(Aaron Domingueza)说道,“那天可真不怎么样。”

但工程师们修复了大型强子对撞机,并在2012年开展了另一次实验,赢得了诺贝尔奖。但为了避免事故的再次发生,对撞机当时的运转速度只有允许最大速度的一半。那之后的两年里,工程师们对加速器进行了改进,以防止磁体发生融化。改造后的大型强子对撞机可以承受更激烈的粒子对撞,更好地实现其设计的初衷。

工程师们修复了2008年爆炸造成的损坏,更换了加速隧道上安装的磁体。但在所有升级措施中,最重要的还是防止爆炸的再次发生。为此,相关部门历时一年半,动用300人力,使用了27000片铜片,对10000个磁体间的连接处进行了加固。

本次实验原本应于本周开始,以接近光速的速度发射包含了上千亿粒子的质子束。然而3月21号,工程师却发现了一处短路故障,影响了其中一枚用于质子加速的磁体,可能将实验向后推迟数周。而在修好之后,又需要再过几周,粒子束才能真正进行对撞。因为工程师需要对磁体进行加热,逐步提升其能够容纳的电量。“这就好像一名跑步运动员,”负责对磁体连接处进行升级改造的让·菲利普·托克(Jean-Phillippe Tock)说道,“你不可能一下子就在10秒钟之内跑完100米,你得先热身才行。”

欧洲核子研究中心称,他们已经弄清了事故发生的原因,但由于磁体已经被冷冻到了接近绝对零度(即零下273摄氏度)的低温,修复也许需要花费相当长的时间。

该组织于本周二宣布,出问题的磁体可能需要被重新加温,然后再次冷冻,因此实验可能向后推迟“数周”。

“修复低温状态的机器往往是很耗费时间的,在常温下几小时便可以完成的事情,在低温下可能就要花费好几周。”欧核中心加速器负责人弗雷德里克·柏德利(Frederick Bordry)表示。

“没有浪费时间”

但欧核中心的科学家们强调称,这一计划并未因此搁浅,随时都可以重新启动。

欧核中心所长罗尔夫·霍耶尔(Rolf Heuer)说:“目前迹象表明,重启后的实验将非常成功。从宏观的角度来看,对于了解整个宇宙而言,几周的延误不过是一眨眼的工夫罢了。”

而大型强子对撞机本次实验也有重任在身——包括探测暗物质,以及对希格斯玻色子进行进一步观测。

粒子物理学家乔纳森·巴特沃兹(Jonathan Butterworth)表示,实验团队已经做好准备,同时仍在等待负责质子束的科学家和工程师们传来的消息。

“这是个非常独立的组织,”巴特沃兹教授说道,“负责加速器的同事们是属于欧核中心的,而我们只不过是等着他们发出指令,告诉我们这一阶段该干些什么。”

但他补充说,这段时间并不会被浪费掉。在等待期间,实验团队将对其负责的系统进行进一步改进,尤其是用于控制检测器和分析数据的代码。

“我们每天都在和代码打交道,随时做好准备。”他说。

μ介子

欧核中心负责紧凑式缪子螺线管磁谱仪(CMS)的安德烈·大卫博士(Dr Andre David)也表示,这段由于延误而多出来的时间亦有其价值所在。他和他的同事们将充分利用这一机会,对CMS内部进行微调。

“在这段时间里,我们可以接收更多的宇宙射线数据,而在调整这些极其微小的内部检测器的过程中,这些数据是十分重要的。”大卫博士表示。

宇宙射线是由外太空发射到地球上的粒子,但它们中只有极少数粒子能穿越大气层。μ介子几乎不与其它物质发生反应,因此,它可以径直穿过地壳,进入深埋在地下30层处的大型强子对撞机隧道里。

通过对检测器进行微调,在质子对撞时,研究人员便可以更好地检测到从撞击中产生的μ介子。

质子对撞初步计划在今年五月进行,但由于本次短路事故,人们一时间难以确定准确的启动时间。

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