大型强子对撞机11月重启 温度降至宇宙最低

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 15:29:09
大型强子对撞机11月重启 温度降至宇宙最低http://www.sina.com.cn  2009年10月20日   新浪科技

大型强子对撞机(LHC)已成为宇宙中温度最低的地区之一

强子对撞机的所有8个组成部分现已被冷却到1.9开氏温度(零下271摄氏度)这一操作温度,低于外太空温度。



  新浪科技讯 北京时间10月20日消息,据国外媒体报道,经过冷却后,备受关注的大型强子对撞机(LHC)已成为宇宙中温度最低的地区之一。强子对撞机的所有8个组成部分现已被冷却到1.9开氏温度(零下271摄氏度,零下456华氏度)这一操作温度,低于外太空温度。
  大型磁铁能够弯曲强子对撞机周围的粒子束,它们利用液态氦帮助对撞机保持这一绝对低温。强子对撞机位于法国-瑞士边境地下一条27公里长的环形隧道内,磁铁则被从头至尾置于隧道之中。据悉,对撞机将于11月下旬重启,对其进行冷却是重启前的一个重要步骤。
  2008年9月19日,由于所谓的磁铁“熄灭”导致一公吨液态氦渗入隧道,大型强子对撞机被迫关闭。液态氦泄露事故发生后,对撞机必须进行加温以达到进行维修需要的温度。大型强子对撞机是有史以来研制的功率最大的物理学设备,能够重建大爆炸之后的宇宙初期形态,由位于日内瓦的欧洲核子研究组织负责操作。
  实验过程中,两个质子束将被导入穿过磁铁的管道内。在环形隧道内,质子束将以接近光速的速度以相反方向飞行。在隧道周围指定的点,携带巨大能量的质子束相遇并发生碰撞。科学家希望在撞击产生的碎片中发现新的粒子,以便从根本上加深对宇宙本质的了解。
  大型强子对撞机的操作温度接近零下273.15摄氏度这一绝对零度,绝对零度是可能达到的最低温度。相比之下,外太空遥远区域的温度大约在2.7开氏温度(零下270摄氏度 ,零下454华氏度)左右。
  在设计上,强子对撞机采用的磁铁具有超导性,能够让电流通过时遭遇的阻力降为零,进而将能量损失降至最低。为了具有超导性,磁铁必须被冷却到相当低的温度。出于这个原因,对撞机采用了一个复杂的低温线路系统并利用液态氦作为制冷剂。迄今为止,还没有如此大规模的粒子物理学研究设备在如此低温条件下运行。
  在质子束绕27公里长的隧道运行前,工程师必须测试对撞机的新熄灭保护系统,同时进行磁铁供电测试。目前,质子束已经被送到大型强子对撞机“门前”。据悉,将一个低强度质子束导入对撞机最短需要一周时间。对质子束的测试只涉及对撞机自身组成部分,而不是整个环形隧道。
  官员们计划在11月下旬让一个质子束绕对撞机环形隧道运行。在此之后,工程师将进行低强度质子束对撞实验,为科学家提供他们获得的第一手数据。质子束的能量随后将被提高以进行第一次高能对撞。所有这些标志着大型强子对撞机研究计划正式启动。高能对撞预计于12月进行,但据欧洲核子研究组织公关部负责人詹姆斯·吉利斯透露,对撞时间很有可能推迟至2010年1月。
  吉利斯博士表示,对这个加速器进行操作是一件非常细致的工作。“在对质子束进行加速的同时,你不得不因它们之间的距离而深深感到担忧。而等到希望它们进行碰撞时,你又希望它们尽可能靠得近一些。”他指出:“如果出现错误,你就可能失去质子束。整个过程需要一段时间才能趋于完美,在此之后,你所要做的就是等待碰撞发生。我们可以这样理解对撞机最后控制元件与碰撞点之间的距离,有点像位于大西洋两岸的两根织针进行碰撞。”
  官员们计划在圣诞节和新年假期进行短暂休整,届时实验室将关闭。虽然管理人员已就如何在这段时间内完成相关工作进行讨论,但吉利斯表示后勤保障是一项非常复杂的工作。促使作出冬季关闭决定的主要因素是工人合约,合约问题需要重新进行谈判。
  官员们表示,早期预警系统(熄灭保护系统)的升级将防止2008年导致对撞机关闭的类似事故发生。这种升级包括在对撞机周围安装数百个新探测器。2008年的事故发生后,欧洲核子研究投入大约4000万瑞士法郎(2400万英镑)对强子对撞机进行修复,其中就包括升级熄灭保护系统。(孝文)大型强子对撞机11月重启 温度降至宇宙最低http://www.sina.com.cn  2009年10月20日   新浪科技

大型强子对撞机(LHC)已成为宇宙中温度最低的地区之一
强子对撞机的所有8个组成部分现已被冷却到1.9开氏温度(零下271摄氏度)这一操作温度,低于外太空温度。


  新浪科技讯 北京时间10月20日消息,据国外媒体报道,经过冷却后,备受关注的大型强子对撞机(LHC)已成为宇宙中温度最低的地区之一。强子对撞机的所有8个组成部分现已被冷却到1.9开氏温度(零下271摄氏度,零下456华氏度)这一操作温度,低于外太空温度。
  大型磁铁能够弯曲强子对撞机周围的粒子束,它们利用液态氦帮助对撞机保持这一绝对低温。强子对撞机位于法国-瑞士边境地下一条27公里长的环形隧道内,磁铁则被从头至尾置于隧道之中。据悉,对撞机将于11月下旬重启,对其进行冷却是重启前的一个重要步骤。
  2008年9月19日,由于所谓的磁铁“熄灭”导致一公吨液态氦渗入隧道,大型强子对撞机被迫关闭。液态氦泄露事故发生后,对撞机必须进行加温以达到进行维修需要的温度。大型强子对撞机是有史以来研制的功率最大的物理学设备,能够重建大爆炸之后的宇宙初期形态,由位于日内瓦的欧洲核子研究组织负责操作。
  实验过程中,两个质子束将被导入穿过磁铁的管道内。在环形隧道内,质子束将以接近光速的速度以相反方向飞行。在隧道周围指定的点,携带巨大能量的质子束相遇并发生碰撞。科学家希望在撞击产生的碎片中发现新的粒子,以便从根本上加深对宇宙本质的了解。
  大型强子对撞机的操作温度接近零下273.15摄氏度这一绝对零度,绝对零度是可能达到的最低温度。相比之下,外太空遥远区域的温度大约在2.7开氏温度(零下270摄氏度 ,零下454华氏度)左右。
  在设计上,强子对撞机采用的磁铁具有超导性,能够让电流通过时遭遇的阻力降为零,进而将能量损失降至最低。为了具有超导性,磁铁必须被冷却到相当低的温度。出于这个原因,对撞机采用了一个复杂的低温线路系统并利用液态氦作为制冷剂。迄今为止,还没有如此大规模的粒子物理学研究设备在如此低温条件下运行。
  在质子束绕27公里长的隧道运行前,工程师必须测试对撞机的新熄灭保护系统,同时进行磁铁供电测试。目前,质子束已经被送到大型强子对撞机“门前”。据悉,将一个低强度质子束导入对撞机最短需要一周时间。对质子束的测试只涉及对撞机自身组成部分,而不是整个环形隧道。
  官员们计划在11月下旬让一个质子束绕对撞机环形隧道运行。在此之后,工程师将进行低强度质子束对撞实验,为科学家提供他们获得的第一手数据。质子束的能量随后将被提高以进行第一次高能对撞。所有这些标志着大型强子对撞机研究计划正式启动。高能对撞预计于12月进行,但据欧洲核子研究组织公关部负责人詹姆斯·吉利斯透露,对撞时间很有可能推迟至2010年1月。
  吉利斯博士表示,对这个加速器进行操作是一件非常细致的工作。“在对质子束进行加速的同时,你不得不因它们之间的距离而深深感到担忧。而等到希望它们进行碰撞时,你又希望它们尽可能靠得近一些。”他指出:“如果出现错误,你就可能失去质子束。整个过程需要一段时间才能趋于完美,在此之后,你所要做的就是等待碰撞发生。我们可以这样理解对撞机最后控制元件与碰撞点之间的距离,有点像位于大西洋两岸的两根织针进行碰撞。”
  官员们计划在圣诞节和新年假期进行短暂休整,届时实验室将关闭。虽然管理人员已就如何在这段时间内完成相关工作进行讨论,但吉利斯表示后勤保障是一项非常复杂的工作。促使作出冬季关闭决定的主要因素是工人合约,合约问题需要重新进行谈判。
  官员们表示,早期预警系统(熄灭保护系统)的升级将防止2008年导致对撞机关闭的类似事故发生。这种升级包括在对撞机周围安装数百个新探测器。2008年的事故发生后,欧洲核子研究投入大约4000万瑞士法郎(2400万英镑)对强子对撞机进行修复,其中就包括升级熄灭保护系统。(孝文)
为什么有最低温度却没有最高温度?
理论上应该有最高温度,因为原子的运动速度不可能超过光速。
很是变态的事情……变态的温度……
cncok 发表于 2009-11-21 19:43

温度更高的时候连原子都不纯在~~~比如宇宙大爆炸初始时只有中子、质子、电子、光子和中微子这些基本粒子。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。

温度更高的时候连原子都不纯在~~~比如宇宙大爆炸初始时只有中子、质子、电子、光子和中微子这些基本粒子 ...
曲奇 发表于 2009-11-22 01:29
中子、质子也不能超光速,有质量的粒子都不可能超光速。温度作为物质“振动"的产物当然有极限。
至于粒子在无限接近光速的情况下会产生什么东西就是欧洲强子对撞机的任务了。
温度更高的时候连原子都不纯在~~~比如宇宙大爆炸初始时只有中子、质子、电子、光子和中微子这些基本粒子 ...
曲奇 发表于 2009-11-22 01:29
中子、质子也不能超光速,有质量的粒子都不可能超光速。温度作为物质“振动"的产物当然有极限。
至于粒子在无限接近光速的情况下会产生什么东西就是欧洲强子对撞机的任务了。
cncok 发表于 2009-11-22 02:11

接近光速时粒子质量会变大。

据google某个讨论温度上限的帖,普朗克温度是人类目前能理解的最高温度。
为了超导也不用把温度降低到这么低的程度吧,是不是还有别的原因。这个设备能把粒子加速到十分接近光速,粒子的动能相当于一列奔驰的列车。
虽然有质量粒子的速度不能达到光速,但是并不妨碍其能量达到任意大(通常所说的质量随着速度增大而增大的效应),所以作为热运动平均动能标志的温度也没有上限。
确实普朗克温度/能量是现在物理理论的极限。
不过统计物理的课本上可是会讲到,有负温度状态的。
Tevatron就有地方用液氦了
大刀斩RB 发表于 2009-11-21 18:53
考虑到3K微波背景辐射的话1.9K还可以算是最低的
为了降低那几度,不知道要花多少成本哦。有谁能说明一下,为什么要多花巨大的成本来达到这个宇宙最低温度?
这样的低温是为了达到超导体的工作条件。众所周知超导体只能存在在很低的温度下。而且实际上超导体有个最大的能以超导状态携带的电流,加的电流超过了的话,即使温度还保持在原来的温度也会转变为普通导体。而这个最大的电流还是和温度有关的,越低的温度电流上限越大。所以即使在超导状态进一步降低其温度也是有好处的。所谓的高温超导材料制备都很困难,离这样的应用还远,能用的话估计电流上限可能与不高。
而用超导体载电流做磁场,就是为了获得一个够大的磁场,能让那些能量极高的粒子有一个尽可能小的转弯半径;弯拐得快一点,否则那个环就不仅仅是27公里长了。原理上和通电螺线管产生磁场没啥区别,但是这个磁场往往都是要好几个特斯拉的,还有些其它的比如磁场的均匀性稳定性方面的特殊要求。只能说,如果拿普通电磁铁的技术来做这个东西,电费和冷却的水费肯定远远超过这里液氦的费用。
而这个最大的电流还是和温度有关的,越低的温度电流上限越大。

原来如此,明白了。
这个温度穿厚点能活吗??
manjiayi 发表于 2009-11-22 15:27


    可以啊,你现在不活着吗
很强大的东东!
最低温度不是用激光致冷实现的吗
温度上限的解释,超出我理解能力范围,哎
manjiayi 发表于 2009-11-22 15:27


    衣服? 见过东西放到液氦里面的样子吗?
manjiayi 发表于 2009-11-22 15:27
呵呵,进去的东西都,灰飞烟灭。
halfman 发表于 2009-11-22 16:13


    你还真有喜感啊。
login2000 发表于 2009-11-22 20:40
是的。至少在我们系所属的实验室里是这样
以前上学时候看《科幻世界》有一篇小说讲的是各国联合造了一个巨牛的对撞机,直接是沿赤道一圈,以地球为直径。不知道以后会不会出现这样的对撞机。
manjiayi 发表于 2009-11-22 15:27


    很显然,不能活
cncok 发表于 2009-11-21 19:43


   
理论上应该也没有吧。

温度反映的是分子或微观粒子的平均动能,而不是用速度来衡量的

按照相对论,静止质量不为0的物体,运动速度逼近光速时,动能应该趋向于无穷大了

就算假设所有微观粒子的速度都是光速,那温度也应该是无穷大,而不是一个有限的数字吧

理论上应该也没有吧。

温度反映的是分子或微观粒子的平均动能,而不是用速度来衡量的

按 ...
pmzy1234 发表于 2009-11-23 21:23


请物理专业的来释惑
温度是平均动能
那么对一个粒子而言,或数量可以数的过来粒子数而言
温度意味着什么
理论上应该也没有吧。

温度反映的是分子或微观粒子的平均动能,而不是用速度来衡量的

按 ...
pmzy1234 发表于 2009-11-23 21:23


请物理专业的来释惑
温度是平均动能
那么对一个粒子而言,或数量可以数的过来粒子数而言
温度意味着什么
login2000 发表于 2009-11-23 22:31