(節選)
中國科學院理論物理研究所吳岳良研究員在《2009科學發展報告》上發表了題為“揭示基本粒子和宇宙演化之謎的大型強子對撞機啟動”的文章,對大型強子對撞機(LHC)及將在LHC上進行的6項實驗進行了較為詳細的介紹。
文章首先介紹了位于日內瓦歐洲核子中心(CERN)的大型強子對撞機(LHC)是目前世界上能量最高和規模最大的科學實驗裝置。LHC將被用于研究構成所有物質的基本粒子,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,徹底改變我們對物質、時空和能量的理解。
文章接著介紹了將利用LHC上進行的6項實驗。(1)兩項大規模實驗,稱之為ATLAS和CMS,這兩項實驗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,尋找超對稱粒子和可能的新粒子,包括檢驗與暗物質構成有關的新粒子假設。(2)兩項中型實驗,即大型離子對撞機實驗 (ALICE)和LHC底夸克實驗 (LHCb)。ALICE實驗將利用大型強子對撞機模擬大爆炸發生后的原始宇宙形態,分析夸克-膠子等離子體的性質。LHCb的實驗將尋找物質與反物質之間的差異。(3)兩項小型實驗,全截面彈性散射探測器實驗 (TOTEM)和LHC前行粒子實驗 (LHCf),它們的焦點集中在“前行粒子”(質子或者重離子)身上。
文章最后詳細介紹了LHC的特點。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的探測器,它擁有先進的電子觸發系統,測量粒子經過時所用時間的精確度大約是十億分之一秒,在確定粒子的位置時,精確度可達百萬分之一米,大型強子對撞機的壽命是15年。LHC加速器的精確性以及前所未有的高要求,推動了許多先進技術的改進和尖端高技術的發展,而對LHC實驗上大量數據的分析將占全世界信息產出量的1%。另外,LHC的網格工程已經開發出一個新的保存、管理、共享和分析數據的方法。(摘自中國科學院“科學發展報告”課題組撰寫的《2009科學發展報告》)
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