(節(jié)選)
中國科學(xué)院理論物理研究所吳岳良研究員在《2009科學(xué)發(fā)展報(bào)告》上發(fā)表了題為“揭示基本粒子和宇宙演化之謎的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)啟動(dòng)”的文章,對(duì)大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)及將在LHC上進(jìn)行的6項(xiàng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹。
文章首先介紹了位于日內(nèi)瓦歐洲核子中心(CERN)的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)是目前世界上能量最高和規(guī)模最大的科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。LHC將被用于研究構(gòu)成所有物質(zhì)的基本粒子,這將使我們從比原子更深層次的微觀世界到比星系更大尺度的宇觀世界的研究中,徹底改變我們對(duì)物質(zhì)、時(shí)空和能量的理解。
文章接著介紹了將利用LHC上進(jìn)行的6項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。(1)兩項(xiàng)大規(guī)模實(shí)驗(yàn),稱之為ATLAS和CMS,這兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)將積極尋找象黑格斯粒子這種難于捉摸的粒子的存在跡象,尋找超對(duì)稱粒子和可能的新粒子,包括檢驗(yàn)與暗物質(zhì)構(gòu)成有關(guān)的新粒子假設(shè)。(2)兩項(xiàng)中型實(shí)驗(yàn),即大型離子對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn) (ALICE)和LHC底夸克實(shí)驗(yàn) (LHCb)。ALICE實(shí)驗(yàn)將利用大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)模擬大爆炸發(fā)生后的原始宇宙形態(tài),分析夸克-膠子等離子體的性質(zhì)。LHCb的實(shí)驗(yàn)將尋找物質(zhì)與反物質(zhì)之間的差異。(3)兩項(xiàng)小型實(shí)驗(yàn),全截面彈性散射探測器實(shí)驗(yàn) (TOTEM)和LHC前行粒子實(shí)驗(yàn) (LHCf),它們的焦點(diǎn)集中在“前行粒子”(質(zhì)子或者重離子)身上。
文章最后詳細(xì)介紹了LHC的特點(diǎn)。LHC是目前世界上最大和最有威力的粒子加速器,LHC裝備了有史以來最大且最先進(jìn)的探測器,它擁有先進(jìn)的電子觸發(fā)系統(tǒng),測量粒子經(jīng)過時(shí)所用時(shí)間的精確度大約是十億分之一秒,在確定粒子的位置時(shí),精確度可達(dá)百萬分之一米,大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的壽命是15年。LHC加速器的精確性以及前所未有的高要求,推動(dòng)了許多先進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)和尖端高技術(shù)的發(fā)展,而對(duì)LHC實(shí)驗(yàn)上大量數(shù)據(jù)的分析將占全世界信息產(chǎn)出量的1%。另外,LHC的網(wǎng)格工程已經(jīng)開發(fā)出一個(gè)新的保存、管理、共享和分析數(shù)據(jù)的方法。(摘自中國科學(xué)院“科學(xué)發(fā)展報(bào)告”課題組撰寫的《2009科學(xué)發(fā)展報(bào)告》)
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