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揭秘世界最大的机器:大型强子对撞机(图文)[P27]

揭秘世界最大的机器:大型强子对撞机(图文)[P27]

         大型强子对撞机不仅是世界最大的粒子加速器,同时也是世界最大的机器。这个27公里长的粒子加速器,位于瑞士、法国边境地区的地下100米深的环形隧道中,隧道全长26.659公里,建设耗资超过60亿美元。

      
       欧洲大型强子对撞机是现在世界上最大、能量最高的粒子加速器,是一种将质子加速对撞的高能物理设备,英文名称为LHC(Large Hadron Collider)。大型强子对撞机坐落于日内瓦附近。参与这一项目的研究人员表示,在短短3个月的实验过程中,他们已经探测到处于我们当前对物理学的了解——标准模型核心的所有粒子。北京时间7月28日消息,据国外媒体报道,参与大型强子对撞机(LHC)项目的科学家表示,他们可能已经“接近”希格斯玻色子。希格斯玻色子也被称之为“上帝粒子”,据信在大爆炸之后宇宙形成过程中扮演重要角色。
  



      这是无尘室里的压缩μ介子螺线管(CMS)实验跟踪器外筒(TOB)的场景。压缩μ介子线圈是大型强子对撞机两个通用实验仪器之一,是专门设计来探测万亿能标(terascale)的物理学领域。万亿能标是一个能量区,物理学家认为他们可通过这个能量区找到21世纪粒子物理学核心问题的答案。当两个基本粒子的总能量达到大约1万亿电子伏特,并迎头相撞时,一个物理学新世界将展现在我们眼前。大型强子对撞机将引领我们探索万亿能标的世界。能标从几个电子伏特上升到万亿电子伏特的过程,犹如一趟奇异的旅行,从我们熟悉的领域出发,经历一个个截然不同的世界:从能标最低的化学和固态电子学(几个电子伏特),到能标中等的核反应(百万电子伏特),再到物理学家已经持续探索了半个世纪之久的粒子物理世界(十亿电子伏特)。

这是清晨拍摄的环球研发中心。

这个木质球体最初是为瑞士全国展览会Expo'02建造的建筑,其直径40米,高27米。


        组装成功的ATLAS强子端盖液氩量热计(ATLAS Hadronic endcap Liquid Argon Calorimeter)的场景。ATLAS探测器是大型强子对撞机4个大型探测器中最大的、也是世界对撞机实验所用的最大的粒子探测器,它长46米、高和宽各35米、重7000吨,内有1亿多个传感器。ATLAS探测器包含一系列一个比一个大的同心圆筒,它们围绕着大型强子对撞机的质子束相撞的界面中心。此探测器拥有120万电子通道,探测范围相当于3个足球场面积,灵敏度极高。




      工作人员正在对大型强子对撞机隧道内的磁体列队进行检查,必须保证每个磁体都处在已经设计好了的精确位置,因为这样才能对光束的路径进行精确控制。LHC的调试最关键的一项工作是要把安装在隧道里磁体列队的温度降低到零下271.25摄氏度,以便在超导状态让磁体产生强磁场,从而对高能量的质子束流进行偏转和聚焦。

      将大型离子对撞实验(ALICE)的内部追踪系统运送到实验洞窟并将它嵌入定时发射膛(TPC)。ALICE将用来研究超高能质子-质子和铅-铅对撞的物理学领域,以揭露宇宙大爆炸后几微秒内的首个宇宙即时情形。

将大型离子对撞实验(ALICE)的内部跟踪系统嵌入到压缩μ介子螺线管探测器中心。





       这是LHCb电磁量热计。此6X7平方米的巨大墙体由3300个模块组成的一面42平方米的墙体,这些方块含有闪烁物、光缆和。在大型强子对撞机内开始进行质子-质子对撞时, LHCb电磁量热计将能测量对撞过程产生的粒子能。质子、电子和正电子将穿过这些模块内的物质层,通过粒子流将它们的能量堆积在这个探测器中。

这是在梅林实验场的跟踪综合设备进行压缩μ介子螺线管像素带综合测试时拍摄的照片。

法国、瑞士和欧洲粒子物理研究所的消防人员在大型强子对撞机隧道内搬运营救设备。

在大型强子对撞机隧道内看到的冷磁体

将此跟踪设备嵌入到压缩μ介子螺线管探测器的中心。

拥有跟踪器外筒(TOB)的压缩μ介子螺线管(CMS)探测器末端已经完工。

将ATLAS的第一个小轮子送入隧道内。

将ATLAS的两个μ介子小轮子中的一个放入洞中。

ATLAS探测器。

一名电焊工人在大型强子对撞机隧道内的强子对撞机的两个超导磁体系统之间忙碌着。

压缩μ介子螺线管(CMS)探测器。



将ATLAS探测器磁体环形端盖从180号大楼运输到ATLAS指定的1号地点。

在将μ介子小轮子送入洞窟之前看到的ATLAS探测器洞窟A侧的情景。

ALICE洞中的L3磁体的一个门即将关闭的门。

将压缩μ介子螺线管(CMS)探测器的最后一个部件放入此地下试验洞窟中。

在完全将液氩低温保持器嵌好后拍到的第一个ATLAS内部探测器端盖的照片。

将ATLAS像素探测器安装在此洞窟中。

将光束管安装在此ATLAS洞窟中。

安装服务器时所看到的此计算机中心的场景。

在压缩μ介子螺线管(CMS)探测器测试时,安装世界上最大的硅跟踪探测器。


      这是欧洲粒子物理研究所和瑞士与法国周围地区的鸟瞰图。3个环清晰可见,位于右下方的最小的那个环表明质子同步加速器的地下位置;中间的环是超级质子加速器(SPS)所在位置,这个加速器的辐射范围是7公里;而那个最大的环(圆周27公里)是以前的大型正负电子对撞机(LEP)加速器的所在地,背景则是部分日内瓦湖

欧洲粒子物理研究所-欧洲粒子物理研究所



        (European Organization for Nuclear Research ,简称CERN)成立于1954年,是世界最大的粒子物理研究中心。CERN是欧洲第一个联合研究机构,由20个成员国提供资金,其卓越成绩已经成为国际合作的典范。CERN位于法国瑞士的交界处,就在日内瓦的郊区。CERN主要研究物质是怎样构成的,以及是什么把它们结合起来的。CERN建有世界上最大的正负电子对撞机LEP(Large Electron-Positron collider)和超级质子同步加速器SPS(Super Proton Synchrotron),如图所示,大圆是LEP,周长达到27公里,粒子能够加速到每秒运动11000周,接近光速。小圆是SPS。与加速器配套的是四层楼高的粒子检测器,用于对粒子性质进行分析。

      来自全世界80多个国家、500多所大学及研究机构的6500多名科学家(占全球粒子物理学家的一半)在CERN进行各种各样的实验。CERN自身拥有各种各样的技术支持人员,包括物理学家、工程师、程序员、技术人员、管理人员、工人等,他们负责建立各种复杂的设施并保障其正常运转。在CERN完成的实验也是前所未有的,通常需要数百名科学家在巨大的设备上共同完成,一个实验昼夜不停,持续数月乃至数年。

      顺便说一句,CERN同时也是
维网WWW(World Wide Web)的发源地。1990年,CERN的计算机科学家Tim Berners-Lee,了方便分布于世界各地的高能物理学家之间的协作,设想和开发了WWW客户端和服务器端,还定义了URLHTTPHTML等。正是由于Tim等人的贡献Internet才变成了大家今天所习惯的模样。
 
 
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来自:ymmt(安若子)  > 科学
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