作业帮大型强子对撞机是什么?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/19 03:51:28
大型强子对撞机是什么?
大型强子对撞机是什么?
大型强子对撞机是什么?
大型强子对撞器(Large Hadron Collider,LHC)是一座位于瑞士日内瓦近郊欧洲核子研究组织CERN的粒子加速器与对撞机,作为国际高能物理学研究之用.(全球定位点：北纬46度14分00秒,东经6度03分00秒46.233333333333;6.05) LHC已经建造完成,北京时间2008年9月10日下午15：30正式开始运作,成为世界上最大的粒子加速器设施.但在2008年9月19日,LHC第三与第四段之间用来冷却超导磁铁的液态氦发生了严重的泄漏,导致对撞机暂停运转.LHC是一个国际合作的计划,由34国超过两千位物理学家所属的大学与实验室,所共同出资合作兴建的.
LHC包含了一个圆周为27公里的圆形隧道,因当地地形的缘故位于地下50至150米之间.这是先前大型电子正子加速器 (LEP)所使用隧道的再利用.隧道本身直径三米,位于同一平面上,并贯穿瑞士与法国边境,主要的部份大半位于法国.虽然隧道本身位于地底下,尚有许多地面设施如冷却压缩机,通风设备,控制电机设备,还有冷冻槽等等建构于其上.
加速器通道中,主要是放置两个质子束管.加速管由超导磁铁所包覆,以液态氦来冷却.管中的质子是以相反的方向,环绕着整个环型加速器运行.除此之外,在四个实验碰撞点附近,另有安装其他的偏向磁铁及聚焦磁铁.
两个对撞加速管中的质子,各具有的能量为 7 TeV (兆兆电子伏特,),总撞击能量达 14 TeV之谱.每个质子环绕整个储存环的时间为 89 微秒 (microsecond).因为同步加速器的特性,加速管中的粒子是以粒子团(bunch)的形式,而非连续的粒子流.整个储存环将会有2800个粒子团,最短碰撞周期为 25 纳秒(nanosecond).在加速器开始运作的初期,将会以轨道中放入较少的粒子团的方式运作,碰撞周期为 75 纳秒,再逐步提升到设计目标.
在粒子入射到主加速环之前,会先经过一系列加速设施,逐级提升能量.其中,由两个直线加速器所构成的质子同步加速器 (PS)将产生50 MeV的能量,接着质子同步推进器 (PSB)提升能量到1.4GeV.而质子同步加速环可达到26 GeV的能量.低能量入射环(LEIR)为一离子储存与冷却的装置.反物质减速器 (AD)可以将3.57 GeV的反质子,减速到2 GeV.最后超级质子同步加速器 (SPS)可提升质子的能量到450 GeV.
60余名中国科学家(其中近四十人为台湾科学家)参与强子对撞机实验.
在LHC加速环的四个碰撞点,分别设有五个侦测器在碰撞点的地穴中.其中超环面仪器 (ATLAS)与紧凑渺子线圈 (CMS)是通用型的粒子侦测器.其他三个(LHC底夸克侦测器(LHCb), 大型离子对撞器(ALICE)以及全截面弹性散射侦测器(TOTEM)则是较小型的特殊目标侦测器.
LHC也可以用来加速对撞重离子,例如 铅(Pb)离子可加速到1150 TeV.
由于LHC有着对工程技术上极端的挑战,安全上的确保是极其重要的.当LHC开始运作时,磁铁中的总能量高达100亿焦耳(GJ),而粒子束中的总能量也高达725百万焦耳(MJ).只需要10?7总粒子能量便可以使超导磁铁脱离超导态,而丢弃全部的加速粒子可相当于一个小型的爆炸.
有一个很有意思的R&B,可以很清楚的解释哈.