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世界最大对撞机将制造宇宙最低温度
2008-07-24 10:34   来源:新浪科技

【ICXO.com编者按】

关键词: 对撞机 制造 宇宙 最低温度

世界最大对撞机将制造宇宙最低温度(组图)

名为“Alice”的探测器是大型强子对撞机圆形隧道周围4个巨型探测器中的一个

世界最大对撞机将制造宇宙最低温度(组图)

重1.25公吨的Alice

世界最大对撞机将制造宇宙最低温度(组图)

Atlas是一台巨型数字照相机,能够拍摄质子间6亿次碰撞的照片——大型强子对撞机有能力让质子在一秒钟内完成6亿次碰撞。

世界最大对撞机将制造宇宙最低温度(组图)

安装Atlas最后部件

  世界科技报道[tech.icxo.com]讯:北京时间7月24日消息,据英国广播公司报道,在法国和瑞士边界下面的隧道修建的大型强子对撞机(LHC)正在制造一个宇宙中最冷的地方,它将把温度降低到1.9绝对温标(零下271摄氏度,或零下456华氏度),目前已经进入实现这一目标的最后阶段。

  这个目前世界上最大的对撞机拥有数千个磁体,它能利用液态氮维持这种寒冷的低温环境。这些磁体排列成环形,并沿着巨大的隧道延伸27公里。一旦大型强子对撞机开始运行,两条粒子流(通常由高能量加速的质子组成)将向下发射到那些穿过磁体的管子里。然后这些射线将以光速围绕主环向相反方向运行。

  在隧道上的限定点,这些光束将相互交叉,通过激变的能量彼此相互撞击。科学家希望在这些碰撞产生的碎片中发现新粒子,以便进一步了解宇宙的自然状态和它是如何产生的。大型强子对撞机是有史以来制造的最强大的物理实验仪器,它将重新产生宇宙大爆炸后的自然环境。到目前为止,大型强子对撞机的8个部分中已经有6个的温度达到4.5到1.9绝对温标之间的温度,不过在最后几个月的某个阶段,这个对撞机的所有部分的温度都将降低到1.9绝对温标以下。与之相比,遥远外空的温度大约是2.7绝对温标(零下270摄氏度或零下454华氏度)。

  洛博托·萨伯恩领导了大型强子对撞机的电子元件试运行工作,他表示,为了在没有太大能量的情况下获得高磁场,这些磁体必须具有“超导性”。一些材料在温度非常低的环境下表现出的这种特性,能确保在零电阻和功率损耗非常低的情况下输送电流。氦在2.2绝对温标表现出惊人特性,因此成为“超流体”。这种特性让它能迅速传导热量,成为极其有效的制冷剂。萨伯恩解释说,至今还没有规模如此庞大的物理设备能在如此低的温度下运行。

  他说:“对于这个机器的试运转,我们拥有非常系统的方法。我们的座右铭是:科学没有捷径。将对撞机上如今冷却的部件温度改变,就像把它从月球上带回地球。这些部件需要大约3到4周时间进行加热。然后用1或2周进行转变。然后又需要3到6周时间再次降温。因此可想而知,我们犯下一个错误,就会白白浪费3个月时间。”目前大型强子对撞机的两个部件没有达到要求的低温,因此实验无法继续进行。在碰撞期间,这些部件内控制低温系统的电子将被转移到一个能屏蔽粒子的区域,以防止它们从这台机器中射出。

  大型强子对撞机的磁体还必须经历电试验。该机器的每个部分大约包含200个电路。每个电路可能由154个磁体或1个磁体构成。研究人员将对它们进行测试,以确定它们处理非常高的电流(高达1.2万安培)的能力。萨伯恩说:“我们给每个电路供能,确保它能在计划的电流范围内正常运行。但是首先我们必须检查它周围的保护系统(用来发现可能会出现的熄灭现象)是否能按照预计结果运行。”一些部分的磁体开始加热时会发生熄灭现象,以便阻止电流通过。工程师已经制成了一个恢复系统,它能在熄灭现象影响磁场改变环状物周围的粒子方向,并切断循环光束前发现这些现象。

  这台机器的制冷器将再用2周时间才能完成,目前没发现严重问题。对这台机器进行电流测试另外需要两周时间。在大型强子对撞机第一次“接通”前,质子光束将通过一个被称作喷射器的粒子加速器达到高能状态。一旦这台机器的温度降低,操作员将把光束发射到主环内,迫使它们通过每一个独立部分,直到断开电路。研究人员利用一个定时系统(或称同步系统),确保每个部分都能像一个独立机器一样运行。大型强子对撞机接通后,它能在5万亿电子伏特的高能下运行。冬季它将被关闭,以便这些磁体能被“训练的”可以在7万亿电子伏特的高能下处理光束。

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