(节选)
中国科学院理论物理研究所吴岳良研究员在《2009科学发展报告》上发表了题为“揭示基本粒子和宇宙演化之谜的大型强子对撞机启动”的文章,对大型强子对撞机(LHC)及将在LHC上进行的6项实验进行了较为详细的介绍。
文章首先介绍了位于日内瓦欧洲核子中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)是目前世界上能量最高和规模最大的科学实验装置。LHC将被用于研究构成所有物质的基本粒子,这将使我们从比原子更深层次的微观世界到比星系更大尺度的宇观世界的研究中,彻底改变我们对物质、时空和能量的理解。
文章接着介绍了将利用LHC上进行的6项实验。(1)两项大规模实验,称之为ATLAS和CMS,这两项实验将积极寻找象黑格斯粒子这种难于捉摸的粒子的存在迹象,寻找超对称粒子和可能的新粒子,包括检验与暗物质构成有关的新粒子假设。(2)两项中型实验,即大型离子对撞机实验 (ALICE)和LHC底夸克实验 (LHCb)。ALICE实验将利用大型强子对撞机模拟大爆炸发生后的原始宇宙形态,分析夸克-胶子等离子体的性质。LHCb的实验将寻找物质与反物质之间的差异。(3)两项小型实验,全截面弹性散射探测器实验 (TOTEM)和LHC前行粒子实验 (LHCf),它们的焦点集中在“前行粒子”(质子或者重离子)身上。
文章最后详细介绍了LHC的特点。LHC是目前世界上最大和最有威力的粒子加速器,LHC装备了有史以来最大且最先进的探测器,它拥有先进的电子触发系统,测量粒子经过时所用时间的精确度大约是十亿分之一秒,在确定粒子的位置时,精确度可达百万分之一米,大型强子对撞机的寿命是15年。LHC加速器的精确性以及前所未有的高要求,推动了许多先进技术的改进和尖端高技术的发展,而对LHC实验上大量数据的分析将占全世界信息产出量的1%。另外,LHC的网格工程已经开发出一个新的保存、管理、共享和分析数据的方法。(摘自中国科学院“科学发展报告”课题组撰写的《2009科学发展报告》)
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