大型强子对撞机揭秘

    为从微观世界揭开宇宙起源的奥秘,研究宇宙产生初期的环境,物理学家设计了通过粒子对撞,模拟宇宙大爆炸的试验,大型强子对撞机就是进行这一模拟过程的“利器”。 

    大型强子对撞机位于日内瓦附近、瑞士和法国交界地区地下的环形隧道内。为探测质子撞击试验产生的结果,研究中心在大型强子对撞机上安装了4个探测器同时进行试验,这些探测器就像高精度巨型数字照相机。对撞机发射的粒子束经过这个探测器时发生碰撞,产生的粒子沿着碰撞半径方向向外发散,这些肉眼难以察觉的物理现象都会在探测器上留下影像,再由电脑从中选取符合研究需要的少数粒子高能对头碰撞记录并加以分析。

    该对撞机使用了超低温、超导等超越人类现有工业水平的尖端技术。如为产生偏转粒子所需要的强磁场,对撞机采用液态氦将管道温度降至零下271摄氏度的超低温,用低温超导技术产生零电阻以保障磁场强度。此外,为维持低温,减少管道内外热量交换,还使用了真空技术,对撞机周长27公里的环形管道内的真空空间相当于巴黎圣母院的大小。 

    低温还带来金属等材料热胀冷缩的问题,这就要求在管道连接处使用可滑动的接点,但可滑动连接点同时也带来另一个问题:上万个连接点中,任何一个点如因接触不良出现微小电阻,强大的电流通过时就会瞬时释放大量热能,毁掉超导状态。热量还会气化冷却管道用的液态氦,导致大爆炸。 

    2008年,对撞机调试过程中就发生了一次类似事故,使整个试验的进度延后一年。研究中心花了整整一年,投入超过5000万瑞士法郎(约合5300万美元)才将设备修复。(据新华社)

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