大型强子对撞机的新的粒子加速器将为物理学取得突破

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  大型强子对撞机是世界上最大的粒子加速器设施,主要次就说 我处于法国和瑞士边界地下长度达27公里的圆形隧道

  大型强子对撞机的最大成就之一便是希格斯玻色子的发现。上图是希格斯场的想象图。希格斯场充斥着宇宙,当基本粒子与其相互作用时,就被赋予了质量

  新浪科技讯 北京时间12月25日消息,据国外媒体报道,早在1508年,世界上最强大的粒子加速器——大型强子对撞机(LHC)——射出了第一道质子束。十年后后 的今天,或许亲戚亲戚亲们应该好好评估一下从或多或少庞大设施中获取的成果,以及它未来的发展方向。

  对LHC的评估包括未来不可能 进行的研究,以及不可能 建造的新实验设施,在其内内外部碰撞的粒子能达到远高于LHC的能量。目前不可能 不可能 有有一种或有一种不可能 的LHC替代方案。没有,后后 亲戚亲戚亲们盘点一下十年来所达到的成就,以及未来的目标。

  LHC的故事既令人振奋又一波三折。在运行的最初几天里,这台仪器的巨大磁铁处于了灾难性的损坏;后后 ,它从这场悲剧中凤凰涅槃,获得了或多或少激动人心且颇有说服力的发现,包括希格斯玻色子的发现。英国理论物理学家彼得·希格斯(Peter Higgs)和比利时物理学家弗朗索瓦·恩格勒(Francois Englert)不可能 或多或少发现而获得了诺贝尔奖,亲戚亲们在半个多世纪后后 就预言了或多或少粒子的处于。让全世界的新闻媒体都报道粒子物理学的新闻是很不可思议的,但希格斯玻色子的发现做到了或多或少点。

  寻找新物理学

  物理学家同样既紧张又兴奋,一定会等待的图片 亲戚亲们希望得到的意外发现。在将近半个世纪的时间里,科学家不可能 对亚原子物质有了目前主流的理论理解。或多或少理解被称为粒子物理学的标准模型。

  该模型解释了物理学家观察到的常规物质分子和原子——甚至迄今为止观察到的最小的已知构件——的行为。有有哪些粒子被称为夸克和轻子,其中夸克处于于质子和联 子内内外部,而质子和联 子构成了原子核;电子则是最常见的轻子。标准模型还解释了除引力之外所有已知力的行为。这是相当了不起的科学成就。

  然而,标准模型有一种能解释理论物理学中的一切。它可不可以 解释夸克和轻子为有哪些似乎能处于于另另二个 不同的,但几乎相同的类别中。或多或少分类称为“代”(generation),为有哪些是三代,一定会二代或四代,或20代?标准模型就说 我 能解释为有哪些亲戚亲戚亲们的宇宙完正由物质组成,对爱因斯坦的相对论最简单的理解不可能 指出,宇宙中应该涵盖等量的反物质。

  标准模型可不可以 解释为有哪些对宇宙的研究表明,由原子组成的常规物质只占宇宙物质和能量的5%,其余次要被认为由暗物质和暗能量组成。暗物质是有一种只受到引力,而不受到或多或少基本相互作用影响的物质形式,而暗能量是有一种充斥宇宙的排斥性引力形式。

  在LHC的首次运行后后 ,或多或少物理学家希望通过对原子的轰击,可不可以帮助解答有有哪些令人费解的问題。外理有有哪些问題时最常被引用的理论是超对称。该理论指出,所有已知亚原子粒子都具有对应的“超对称”粒子。有有哪些粒子反过来可不可以为暗物质和或多或少问題提供解释。然而,物理学家还未发现任何超对称的证据。更重要的是,LHC的数据不可能 排除了有有哪些涵盖超对称性的最简单理论。没有,LHC取得了有哪些成果?

  硕果累累的LHC

  除了希格斯玻色子外,LHC还为另另二个 大型实验合作方式方式项目提供了大量数据,产生了超过1150篇科学论文。在LHC内内外部,粒子以高于费米实验室兆电子伏特加速器(Tevatron,又称为正负质子对撞机)6.5倍的能量相互碰撞。在此后后 ,兆电子伏特加速器曾是世界上运行能量最高的粒子对撞机,而在保持了25年后后 ,LHC终于取而代之。

  对标准模型的试验具有重要意义。任何另另二个 测量结果一定会可能 与预测不吻合,而这就不可能 带来新的发现。然而,试验的结果显示,标准模型是另另二个 非常好的理论,它可不可以对LHC的碰撞能量做出准确的预测,就像此前对兆电子伏特加速器所做的预测一样。

  没有,这是另另二个 问題吗?非常认真地说,答案否有定的。毕竟,科学家更多的是试验并拒绝错误的新想法,而确认正确的观点也同样重要。

  我人及面,可不可以 组阁 ,科学家在发现此前未曾预计会出现的新问題一定会更加兴奋。你是什么发现推动了人类的知识发展,最终甚至不可能 改写教科书。

  故事还未后后开始

  没有,现在是有哪些情况?LHC不可能 别问亲戚亲戚亲们完正的故事啥后后?有一种能没有说。事实上,研究人员期待着对设备的改进,这将促使亲戚亲们研究以目前技术还无法外理的问題。LHC在2018年12月初关闭,接下来两年将进行改造和升级。2021年春,当这台加速器恢复运行时,人太好能量就说 我 略有提升,但每秒的撞击次数将加倍。考虑到未来计划中的升级,LHC的科学家目前仅记录了3%的预期数据。人太好筛选所有试验结果时要或多或少年时间,但目前的计划是记录比迄今为止所记录数据多150倍的数据。随着没有大量的数据陆续出现,LHC还有就说 我 故事可不可以讲述。

  人太好LHC不可能 还将运行20年,但现在并可不可以很合情合理地提问:“下一步是有哪些?”粒子物理学家正在考虑建造另另二个 后续的粒子加速器来取代LHC。作为LHC的延续,另另二个 不可能 性是以令人难以置信的能量——1150TeV,远高于LHC设计最高的14TeV——使质子碰撞。不过,达到没有惊人的能量时要做到两件事:首先,亲戚亲戚亲们时要建造下行速率 单位更大的磁体,要比LHC用来推动粒子的磁体强大两倍,或多或少点很有挑战性,而且应该可不可以实现;其次,亲戚亲戚亲们时要建造另一条隧道,与LHC的隧道你是什么,但通道大3倍以上,其圆形隧道周长接近1150公里,要花费是LHC隧道的4倍。

  而且,这条庞大的隧道将在哪里建造呢,它究竟会是有哪些样?有有哪些粒子束会以咋样的能量碰撞?有有哪些一定会很好的问題。目前的设计和决策过程还无法给出答案,但有另另二个 非常庞大而且成就很高的物理学家群体正在思考有有哪些问題,亲戚亲们人及提出了新加速器的设想。其中另另二个 主要由欧洲的研究小组提出的方案是,希望建造另另二个 那我大型的加速器,地点很不可能 处于日内瓦郊外的欧洲核子中心(CERN)实验室。

  研究人员的另另二个 想法是,或多或少新加速器将使一束电子和反物质电子碰撞。不可能 质子束和电子束在加速时的差异——电子束会在圆形社会形态中比质子束抛弃更多的能量——这束电子将使用约98公里的隧道,而且会以比使用质子束时更低的能量。那我建议是,还是用同样的98公里隧道来碰撞质子束。另另二个 折中的建议是重新启用目前LHC的隧道,但使用更强大的磁体。或多或少选项人太好就说 我 让LHC目前能达到的碰撞能量加倍,但却是有一种成本较低的替代方案。

  另外另另二个 方案主要由中国科学家倡导,即建立另另二个 全新的设施,地点不可能 在中国。或多或少加速器的隧道周长也将在98公里左右,而它将进行电子和反物质电子的碰撞,到2040年再转变为进行质子-质子碰撞。

  目前这另另二个 潜在方案还处于讨论阶段。最终,提出有有哪些方案的科学家时要找到我想要为此提供资金支持的政府或团体。在此后后 ,科学家还时要选取建立新设施所时要的能力和技术。另另二个 物理学家群体最近都发布了广泛和完正的文字材料,阐述了亲戚亲们的设计。有有哪些还不足英文以实现亲戚亲们的设想,但不可能 足以比较未来预计的实验成果,并能后后开始整合出可靠的成本预测。

  研究前沿知识是一项艰巨的任务,从梦想建造没有大规模的设施,到设施的最终关闭,其间不可能 要经历数十年。在亲戚亲戚亲们纪念LHC第一束粒子撞击十周年之际,回顾成就并展望未来是很有必要的。随着技术发展,下一代科学家不可能 有更多的数据来获得更激动人心的发现,亲戚亲戚亲们也将揭开大自然更多的迷人奥秘。(任天)