世界顶尖的“大型强子对撞机”拟开展新计划(图)


“大型强子对撞机”(LHC)是世界上最大的粒子加速器设施。
“大型强子对撞机”(LHC)是世界上最大的粒子加速器设施。(示意图/图片来源:Adobe Stock)

欧洲核子研究中心(CERN)的“大型强子对撞机”(LHC)是世界上最大的粒子加速器设施,但它处于长期停机状态,目前正在进行大规模升级。据CERN官网报道,该机构管理层于2019年底向理事会提交的新日程表显示,LHC将于2021年5月重启,并一直运行到2024年底。2025年将再开启新一轮升级,直到“高亮度LHC”于2027年闪亮登场。

大型强子对撞机(Large Hadron Collider,缩写为LHC)是一座位于瑞士日内瓦近郊欧洲核子研究组织的对撞型粒子加速器,作为国际高能物理学研究之用。LHC是一项国际合作计划,由全球85国中的多个大学与研究机构,逾8,000位物理学家合作兴建。

LHC原计划于2008年正式运行,但因设备故障而延迟。2009年11月23日,它进行了修复完成后的第一次试撞。2015年4月5日,经过两年的维护与升级,LHC再度启动,并计划进行13TeV质子质子碰撞实验,探索未知领域,如:寻找暗物质、分析希格斯机制、研究夸克-胶子等离子体等。

LHC是迄今为止人类建造的最大的粒子对撞机,于2012年发现了被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子,举世轰动。随后几年里,LHC不断推动粒子物理向前发展。它还首次观测到五夸克态、双粲重子及粲夸克中的电荷宇称破坏现象等。

为了最大程度发挥其运行潜能,CERN决定对LHC进行升级。当地时间2018年12月3日,LHC二期运行结束,进入第二次长停机阶段,开启升级计划的安装调试。

这一整年,科学家与工程师紧锣密鼓地实施加速器综合设施和各大实验的升级,以迎接LHC三期运行。所有机器和基础设施都将得到升级:整个粒子加速器链全面翻新;大量新设备正在安装;ALICE、ATLAS、CMS和LHCb四大实验的很多实验组件也将被替换。

据悉,此次升级后,LHC将焕然一新,质子束团对撞能量将从13TeV(太电子伏特)跃升至14TeV,对撞能力也将有所提升。

三期运行结束后,LHC将从2025年进入第三次长停机阶段。到时,工程师将安装“高亮度LHC”所需设备,为它在2027年年底的闪亮登场做准备。

“高亮度LHC”将比LHC产生更多碰撞,预计在整个运行期间积累的数据量将比LHC多10倍。这一史无前例的大装置将有望观测到十分稀有的物理现象,并大大地提高测量精度。


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