短路故障或推迟世界上最大强子对撞机重启

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 20:01:49
2015-03-26 10:21:00 来源:新浪科技 责任编辑:李思仪
核心提示:在中断了两年之后,大型强子对撞机终于准备再次启动,进行能量更强的粒子对撞实验。在中断了两年之后,大型强子对撞机终于准备再次启动,进行能量更强的粒子对撞实验。
该实验本应于本周开始,然而由于上周六刚刚发现的一起短路故障,这一计划不得不向后推迟。
2008年秋季,这台位于瑞士的大型强子对撞机曾出过一次爆炸事故。由于对撞机中一处电路连接错误,几个磁体温度过高并融化,导致氦气汽化,引起了爆炸。当时距大型强子对撞机的首次使用仅过去了九天,修理则花了数月时间。“加速器的损坏真令人扫兴,”内布拉斯加大学的一名物理学家,阿兰·多米奎(Aaron Domingueza)说道,“那天可真不怎么样。”
但工程师们修复了大型强子对撞机,并在2012年开展了另一次实验,赢得了诺贝尔奖。但为了避免事故的再次发生,对撞机当时的运转速度只有允许最大速度的一半。那之后的两年里,工程师们对加速器进行了改进,以防止磁体发生融化。改造后的大型强子对撞机可以承受更激烈的粒子对撞,更好地实现其设计的初衷。
工程师们修复了2008年爆炸造成的损坏,更换了加速隧道上安装的磁体。但在所有升级措施中,最重要的还是防止爆炸的再次发生。为此,相关部门历时一年半,动用300人力,使用了27000片铜片,对10000个磁体间的连接处进行了加固。
本次实验原本应于本周开始,以接近光速的速度发射包含了上千亿粒子的质子束。然而3月21号,工程师却发现了一处短路故障,影响了其中一枚用于质子加速的磁体,可能将实验向后推迟数周。而在修好之后,又需要再过几周,粒子束才能真正进行对撞。因为工程师需要对磁体进行加热,逐步提升其能够容纳的电量。“这就好像一名跑步运动员,”负责对磁体连接处进行升级改造的让·菲利普·托克(Jean-Phillippe Tock)说道,“你不可能一下子就在10秒钟之内跑完100米,你得先热身才行。”
欧洲核子研究中心称,他们已经弄清了事故发生的原因,但由于磁体已经被冷冻到了接近绝对零度(即零下273摄氏度)的低温,修复也许需要花费相当长的时间。
该组织于本周二宣布,出问题的磁体可能需要被重新加温,然后再次冷冻,因此实验可能向后推迟“数周”。
“修复低温状态的机器往往是很耗费时间的,在常温下几小时便可以完成的事情,在低温下可能就要花费好几周。”欧核中心加速器负责人弗雷德里克·柏德利(Frederick Bordry)表示。
“没有浪费时间”
但欧核中心的科学家们强调称,这一计划并未因此搁浅,随时都可以重新启动。
欧核中心所长罗尔夫·霍耶尔(Rolf Heuer)说:“目前迹象表明,重启后的实验将非常成功。从宏观的角度来看,对于了解整个宇宙而言,几周的延误不过是一眨眼的工夫罢了。”
而大型强子对撞机本次实验也有重任在身——包括探测暗物质,以及对希格斯玻色子进行进一步观测。
粒子物理学家乔纳森·巴特沃兹(Jonathan Butterworth)表示,实验团队已经做好准备,同时仍在等待负责质子束的科学家和工程师们传来的消息。
“这是个非常独立的组织,”巴特沃兹教授说道,“负责加速器的同事们是属于欧核中心的,而我们只不过是等着他们发出指令,告诉我们这一阶段该干些什么。”
但他补充说,这段时间并不会被浪费掉。在等待期间,实验团队将对其负责的系统进行进一步改进,尤其是用于控制检测器和分析数据的代码。
“我们每天都在和代码打交道,随时做好准备。”他说。
μ介子
欧核中心负责紧凑式缪子螺线管磁谱仪(CMS)的安德烈·大卫博士(Dr Andre David)也表示,这段由于延误而多出来的时间亦有其价值所在。他和他的同事们将充分利用这一机会,对CMS内部进行微调。
“在这段时间里,我们可以接收更多的宇宙射线数据,而在调整这些极其微小的内部检测器的过程中,这些数据是十分重要的。”大卫博士表示。
宇宙射线是由外太空发射到地球上的粒子,但它们中只有极少数粒子能穿越大气层。μ介子几乎不与其它物质发生反应,因此,它可以径直穿过地壳,进入深埋在地下30层处的大型强子对撞机隧道里。
通过对检测器进行微调,在质子对撞时,研究人员便可以更好地检测到从撞击中产生的μ介子。
质子对撞初步计划在今年五月进行,但由于本次短路事故,人们一时间难以确定准确的启动时间。
【延伸阅读】欧洲大型强子对撞机3月末重启
新华网日内瓦3月12日电(记者张淼刘美辰)欧洲核子研究中心(下称欧核中心)主任罗尔夫·霍伊尔12日宣布,在经过近两年停机维护和升级后,欧洲大型强子对撞机将于今年3月末正式开启第二阶段运行。
欧洲大型强子对撞机是目前全球最大、能量最高的粒子加速器,它通过埋入地下100米深、总长27公里的超导磁铁加速并碰撞粒子,可在微观尺度上还原宇宙大爆炸后的宇宙初期形态,帮助科学家研究宇宙起源并寻找新粒子。
霍伊尔当日在欧核中心总部举行的记者会上表示,在对撞机停机期间,工作人员强化了对撞机的1万个超导磁铁连接点,可确保重启后每个质子束流产生6.5万亿电子伏特的能量,进而在5月实现以创纪录的13万亿电子伏特的质子束流总能量进行对撞实验。
大型强子对撞机于2008年9月建成运行,首阶段运行于2012年末结束。该阶段的两个强子对撞实验项目——ATLAS和CMS均证实了“物质质量的来源”——希格斯玻色子的存在。欧核中心表示,对撞机第二阶段运行能量翻倍,或将开启新的发现“窗口”,进一步探索宇宙的起源。
欧核中心物理学家安德烈·格鲁特文说,新的能量运行水平可帮助寻找比现有粒子质量重3倍以上的新粒子,并对希格斯玻色子进行精密测量、研究其物理特性。
为什么科学家需要能量越来越高的加速器呢?ATLAS实验项目研究员任忠良对记者说:“粒子物理学研究微观物质结构,根据量子力学,能量越高,粒子的波长越短,可以看到的粒子就会越小。”
任忠良表示,大型强子对撞机第二阶段运行的主要目标是寻找暗物质粒子,鉴于下一阶段粒子束流的强度会增加好几倍,会在更短时间内产生更大量的暗物质粒子或希格斯玻色子数据。
(2015-03-13 09:20:00)
http://science.cankaoxiaoxi.com/2015/0326/719271.shtml2015-03-26 10:21:00 来源:新浪科技 责任编辑:李思仪
核心提示:在中断了两年之后,大型强子对撞机终于准备再次启动,进行能量更强的粒子对撞实验。在中断了两年之后,大型强子对撞机终于准备再次启动,进行能量更强的粒子对撞实验。
该实验本应于本周开始,然而由于上周六刚刚发现的一起短路故障,这一计划不得不向后推迟。
2008年秋季,这台位于瑞士的大型强子对撞机曾出过一次爆炸事故。由于对撞机中一处电路连接错误,几个磁体温度过高并融化,导致氦气汽化,引起了爆炸。当时距大型强子对撞机的首次使用仅过去了九天,修理则花了数月时间。“加速器的损坏真令人扫兴,”内布拉斯加大学的一名物理学家,阿兰·多米奎(Aaron Domingueza)说道,“那天可真不怎么样。”
但工程师们修复了大型强子对撞机,并在2012年开展了另一次实验,赢得了诺贝尔奖。但为了避免事故的再次发生,对撞机当时的运转速度只有允许最大速度的一半。那之后的两年里,工程师们对加速器进行了改进,以防止磁体发生融化。改造后的大型强子对撞机可以承受更激烈的粒子对撞,更好地实现其设计的初衷。
工程师们修复了2008年爆炸造成的损坏,更换了加速隧道上安装的磁体。但在所有升级措施中,最重要的还是防止爆炸的再次发生。为此,相关部门历时一年半,动用300人力,使用了27000片铜片,对10000个磁体间的连接处进行了加固。
本次实验原本应于本周开始,以接近光速的速度发射包含了上千亿粒子的质子束。然而3月21号,工程师却发现了一处短路故障,影响了其中一枚用于质子加速的磁体,可能将实验向后推迟数周。而在修好之后,又需要再过几周,粒子束才能真正进行对撞。因为工程师需要对磁体进行加热,逐步提升其能够容纳的电量。“这就好像一名跑步运动员,”负责对磁体连接处进行升级改造的让·菲利普·托克(Jean-Phillippe Tock)说道,“你不可能一下子就在10秒钟之内跑完100米,你得先热身才行。”
欧洲核子研究中心称,他们已经弄清了事故发生的原因,但由于磁体已经被冷冻到了接近绝对零度(即零下273摄氏度)的低温,修复也许需要花费相当长的时间。
该组织于本周二宣布,出问题的磁体可能需要被重新加温,然后再次冷冻,因此实验可能向后推迟“数周”。
“修复低温状态的机器往往是很耗费时间的,在常温下几小时便可以完成的事情,在低温下可能就要花费好几周。”欧核中心加速器负责人弗雷德里克·柏德利(Frederick Bordry)表示。
“没有浪费时间”
但欧核中心的科学家们强调称,这一计划并未因此搁浅,随时都可以重新启动。
欧核中心所长罗尔夫·霍耶尔(Rolf Heuer)说:“目前迹象表明,重启后的实验将非常成功。从宏观的角度来看,对于了解整个宇宙而言,几周的延误不过是一眨眼的工夫罢了。”
而大型强子对撞机本次实验也有重任在身——包括探测暗物质,以及对希格斯玻色子进行进一步观测。
粒子物理学家乔纳森·巴特沃兹(Jonathan Butterworth)表示,实验团队已经做好准备,同时仍在等待负责质子束的科学家和工程师们传来的消息。
“这是个非常独立的组织,”巴特沃兹教授说道,“负责加速器的同事们是属于欧核中心的,而我们只不过是等着他们发出指令,告诉我们这一阶段该干些什么。”
但他补充说,这段时间并不会被浪费掉。在等待期间,实验团队将对其负责的系统进行进一步改进,尤其是用于控制检测器和分析数据的代码。
“我们每天都在和代码打交道,随时做好准备。”他说。
μ介子
欧核中心负责紧凑式缪子螺线管磁谱仪(CMS)的安德烈·大卫博士(Dr Andre David)也表示,这段由于延误而多出来的时间亦有其价值所在。他和他的同事们将充分利用这一机会,对CMS内部进行微调。
“在这段时间里,我们可以接收更多的宇宙射线数据,而在调整这些极其微小的内部检测器的过程中,这些数据是十分重要的。”大卫博士表示。
宇宙射线是由外太空发射到地球上的粒子,但它们中只有极少数粒子能穿越大气层。μ介子几乎不与其它物质发生反应,因此,它可以径直穿过地壳,进入深埋在地下30层处的大型强子对撞机隧道里。
通过对检测器进行微调,在质子对撞时,研究人员便可以更好地检测到从撞击中产生的μ介子。
质子对撞初步计划在今年五月进行,但由于本次短路事故,人们一时间难以确定准确的启动时间。
【延伸阅读】欧洲大型强子对撞机3月末重启
新华网日内瓦3月12日电(记者张淼刘美辰)欧洲核子研究中心(下称欧核中心)主任罗尔夫·霍伊尔12日宣布,在经过近两年停机维护和升级后,欧洲大型强子对撞机将于今年3月末正式开启第二阶段运行。
欧洲大型强子对撞机是目前全球最大、能量最高的粒子加速器,它通过埋入地下100米深、总长27公里的超导磁铁加速并碰撞粒子,可在微观尺度上还原宇宙大爆炸后的宇宙初期形态,帮助科学家研究宇宙起源并寻找新粒子。
霍伊尔当日在欧核中心总部举行的记者会上表示,在对撞机停机期间,工作人员强化了对撞机的1万个超导磁铁连接点,可确保重启后每个质子束流产生6.5万亿电子伏特的能量,进而在5月实现以创纪录的13万亿电子伏特的质子束流总能量进行对撞实验。
大型强子对撞机于2008年9月建成运行,首阶段运行于2012年末结束。该阶段的两个强子对撞实验项目——ATLAS和CMS均证实了“物质质量的来源”——希格斯玻色子的存在。欧核中心表示,对撞机第二阶段运行能量翻倍,或将开启新的发现“窗口”,进一步探索宇宙的起源。
欧核中心物理学家安德烈·格鲁特文说,新的能量运行水平可帮助寻找比现有粒子质量重3倍以上的新粒子,并对希格斯玻色子进行精密测量、研究其物理特性。
为什么科学家需要能量越来越高的加速器呢?ATLAS实验项目研究员任忠良对记者说:“粒子物理学研究微观物质结构,根据量子力学,能量越高,粒子的波长越短,可以看到的粒子就会越小。”
任忠良表示,大型强子对撞机第二阶段运行的主要目标是寻找暗物质粒子,鉴于下一阶段粒子束流的强度会增加好几倍,会在更短时间内产生更大量的暗物质粒子或希格斯玻色子数据。
(2015-03-13 09:20:00)
http://science.cankaoxiaoxi.com/2015/0326/719271.shtml