欧洲大型强子对撞机重启

升级后的LHC将有助于解决像暗物质起源这样的难题。资料来源:欧洲粒子物理研究所

经过两年的关闭和维护、加固和升级，以及几个月的重启准备，欧洲大型强子对撞机(LHC)终于以另一个质子周期开始了第二次运行。

瑞士日内瓦附近的欧洲粒子物理实验室——欧洲粒子物理研究所的研究人员利用这个缺口升级了LHC，使其能够以更高的能量运行，并完成更密集的碰撞测试。

重启推迟了两周，因为一种金属导致LHC超导磁体周围的安全系统短路。3月30日，工程师们通过放电蒸发金属来清除碎片。

4月5日，两个能量相对较低的质子束开始在LHC 27公里的超导磁环中以相反的方向循环，每个质子束只包含最少量的质子。但是它们还没有做好碰撞的准备。

欧洲粒子物理研究所在一份公报中称，LHC在当地时间5日上午10: 41发射了第一束质子束，而另一束相反方向的质子束是在5日中午12: 27发射的。两个质子束的注入能量在循环中为0.45万亿电子伏特。

欧洲粒子物理研究所质子束主管保罗·科利尔(Paul Collier)表示:“将LHC从完全关闭状态恢复到物理研究状态，按下开关，然后再关闭，这不是一个简单的问题。”

科利尔和他的团队将在接下来的八周内让越来越多的系统上线，让工程师们能够微调和清理这些质子束。

欧洲粒子物理研究所还将开启LHC的加速系统，将每个质子束的能量从450千兆电子伏(GeV)增加到6.5兆电子伏，并将这些质子束“挤压”到更窄的通道中，为下一次碰撞做准备。

物理学家希望在今年6月上半月开始相关的碰撞测试。

一旦欧洲核子研究中心的科学家对他们的机器如何工作有了很好的了解，研究人员将会增加超导磁环中压缩的质子束的数量。

科利尔说:“到那时，我们已经完成了能量强度的跳跃。我们正在谈论储存在这些质子束中的数百兆焦耳的能量。如果我们不能很好地控制它们，就会导致灾难性的事故。”

最后，翻新后的LHC每秒钟将碰撞10亿对质子，能量为13电子伏，比之前的对撞机记录增加了8电子伏。

欧洲大型强子对撞机于2008年9月建成并投入运行。第一阶段的运作于2012年底结束。“质量源”希格斯玻色子的存在已经被ATLAS和CMS所证实，这是这一阶段的两个强子碰撞实验。

LHC的第二轮选举没有设定如此重要的目标。相反，物理学家将整理出不符合粒子物理标准模型的现象信号数据，希望解决暗物质起源等物理问题。

在对撞机关闭期间，欧洲核子研究中心加强了对撞机的10，000个超导磁体连接点，安装了超导磁体保护系统，并改进和加强了制冷、真空和电子系统。LHC实验将探索更多未知领域，如希格斯玻色子机制、暗物质、反物质等，因为今年夏天它将运行13TeV的质子束总能量。

LHC目前是世界上能量最高的最大粒子加速器。它通过埋深100米、长27公里的超导磁体加速并与粒子碰撞。它可以在微观范围内恢复宇宙大爆炸后的初始状态，帮助科学家研究宇宙的起源并发现新的粒子。(赵茜·Xi)

《中国科学报》(国际版，第二版，2015年4月7日)

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