13.6萬(wàn)億電子伏特！世界最強大粒子加速器“王者歸來(lái)”

據歐洲核子研究中心官網(wǎng)近日報道，經(jīng)過(guò)3年多維修和升級，世界上最強大的粒子加速器——大型強子對撞機(LHC)“王者歸來(lái)”。4月22日，兩束質(zhì)子以4500億電子伏特(450GeV)的注入能量在LHC約27公里的環(huán)周?chē)韵喾捶较蜓h(huán)，這標志著(zhù)該設施新一輪數據收集工作正式開(kāi)始，預計將持續4年。

歐洲核子研究中心光束部門(mén)負責人羅德里·瓊斯說(shuō)：“這些光束在注入能量時(shí)循環(huán)運動(dòng)，含有相對較少的質(zhì)子。盡管高強度、高能量的碰撞還要等幾個(gè)月，但第一批光束成功注入標志著(zhù)在經(jīng)歷漫長(cháng)關(guān)閉期后，加速器成功重啟。”

LHC于2008年啟動(dòng)，通過(guò)模擬大約138億年前宇宙大爆炸后的狀況，幫助科學(xué)家們發(fā)現了宇宙誕生后突然涌現出的基本粒子，其中最引人矚目的是希格斯玻色子，它于2012年在LHC中被首次發(fā)現，被稱(chēng)為“上帝粒子”，也被認為是賦予其他粒子質(zhì)量的基本粒子。

研究人員指出，由于進(jìn)行了廣泛升級，LHC的第三輪運行預計將產(chǎn)生數量創(chuàng )紀錄的碰撞，碰撞的能量也將達到13.6萬(wàn)億電子伏特，這使科學(xué)家們能夠收集到創(chuàng )紀錄的數據，從而使來(lái)自世界各地的物理學(xué)家能夠詳細研究希格斯玻色子，同時(shí)對粒子物理學(xué)標準模型及其各種擴展理論開(kāi)展迄今最嚴格的測試。

在第三輪運行中，除了此前在LHC上運行的緊湊渺子線(xiàn)圈、超環(huán)面儀器、LHC底夸克、大型離子對撞實(shí)驗ALICE等外，還將有兩個(gè)新實(shí)驗，即國際前向搜索實(shí)驗(FASER)和LHC的散射和中微子探測器(SND@LHC)亮相。這兩個(gè)實(shí)驗旨在尋找超越標準模型的物理學(xué)、特殊的氫—氦對撞，以測量反質(zhì)子在這些碰撞中產(chǎn)生的幾率，以及涉及氧離子的對撞，這將讓科學(xué)家們獲得更多與宇宙射線(xiàn)物理學(xué)和夸克—膠子等離子體(宇宙爆炸后不久存在的一種物質(zhì)狀態(tài))。此外，FASER實(shí)驗中微子子探測器FASERν和SND@LHC將首次測量在粒子對撞機上產(chǎn)生的中微子，因此有可能開(kāi)啟中微子物理學(xué)的新領(lǐng)域。

LHC按照計劃重啟了。它是迄今為止人類(lèi)建造的最大的粒子對撞機，也為拼上人類(lèi)物理學(xué)完整拼圖立下過(guò)汗馬功勞。升級之后，LHC可以觸及更高的能級，產(chǎn)生更多數量的碰撞。大型對撞機，是物理學(xué)研究最為尖端的設備之一，造價(jià)不菲，常需要國際合作共同完成。它利用高速粒子對撞出高能量，揭示極端物理現象。LHC的升級，可以將微觀(guān)粒子世界看得更為分明，對各種理論和模型，進(jìn)行進(jìn)一步驗證。啟動(dòng)于2008年的LHC，目前仍承載著(zhù)全世界諸多高能物理學(xué)家的期待。(科技日報記者 劉霞)

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