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1、歐洲核子研究中心：地下百米的“粒子物理王國(guó)”2011年02月22日10:28來源：新華網(wǎng)字號(hào):T
2、T0人參與打印轉(zhuǎn)發(fā)來賓在瑞士日內(nèi)瓦參觀歐洲核子研究中心多媒體中心。歐洲核子研究中心位于瑞士日內(nèi)瓦附近，跨瑞士和法國(guó)邊境，是全球重要的粒子研究機(jī)構(gòu)，重點(diǎn)模擬研究宇宙大爆炸之后的最初狀態(tài)。新華社記者于洋攝新華網(wǎng)日內(nèi)瓦2月21日電（記者劉洋 楊京德）從瑞士日內(nèi)瓦驅(qū)車進(jìn)入法國(guó)，沿途寧?kù)o的田園風(fēng)光令人沉醉。這是一片位于阿爾卑斯山與汝拉山雪峰間的平原，鑲嵌著一座座牧場(chǎng)、葡萄園、古樸村鎮(zhèn)，而就在平原地表之下100多米深處，無數(shù)粒子或許正圍繞著一個(gè)周長(zhǎng)27公里的巨大環(huán)形設(shè)備，以接近光速運(yùn)行，并劇烈碰
3、撞。這不是科幻小說的虛構(gòu)，而是歐洲核子研究中心最重要的設(shè)備——大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的情景。經(jīng)過近兩個(gè)月的技術(shù)維護(hù)后，按計(jì)劃，對(duì)撞機(jī)21日再次開始運(yùn)行。記者有幸在此之前，由研究中心的中方研究員、粒子物理學(xué)家任忠良博士帶領(lǐng)，進(jìn)入研究中心并探訪這神秘的地下“粒子物理王國(guó)”?？蒲小暗厍虼濉睔W洲核子研究中心建于1954年，是二戰(zhàn)后歐洲合作的產(chǎn)物，但今天的研究中心早已不再局限于歐洲，而更像一個(gè)“地球村”，會(huì)聚了來自世界上80多個(gè)國(guó)家和地區(qū)、580余所大學(xué)與科研機(jī)構(gòu)的近8000名科研人員，其中包括來自中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所和山東大學(xué)等中國(guó)科研院所的近百名師生。漫步在研究中心園區(qū)里，可以看到寬闊
4、的草坪上和露天咖啡座上，不同膚色、不同裝束的學(xué)者三五成群地坐在一起，操各種口音的英語(yǔ)或法語(yǔ)討論問題。除進(jìn)行前沿物理試驗(yàn)外，研究中心還承擔(dān)了為世界各國(guó)大學(xué)培養(yǎng)物理學(xué)人才的任務(wù)，許多物理學(xué)家的碩士或博士論文都在這里完成。研究中心洋溢著尊重科學(xué)的氣氛，就連園區(qū)的各條道路都以在科學(xué)領(lǐng)域有重大貢獻(xiàn)的人士名字命名。從第一個(gè)設(shè)想物質(zhì)是由原子組成的古希臘哲學(xué)家德謨克利特，到發(fā)現(xiàn)鐳和釙等放射性元素的居里夫人，他們對(duì)人類認(rèn)知的貢獻(xiàn)，以這樣的方式被銘記。2月10日，在瑞士日內(nèi)瓦歐洲核子研究中心，來自中國(guó)的研究員任忠良介紹大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)所擁有四個(gè)探測(cè)器中最大的一個(gè)——超環(huán)面探測(cè)器的組成部件。新華社記者于
5、洋攝地下“粒子物理王國(guó)”大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)位于日內(nèi)瓦附近、瑞士和法國(guó)交界地區(qū)地下的環(huán)形隧道內(nèi)。為探測(cè)質(zhì)子撞擊試驗(yàn)產(chǎn)生的結(jié)果，研究中心在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上安裝了4個(gè)探測(cè)器同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，其中最大的就是位于瑞士一側(cè)的超環(huán)面儀器。經(jīng)過兩道嚴(yán)格安檢后，記者跟隨任忠良博士深入地下100多米的超環(huán)面儀器試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。站在坑道內(nèi)高聳的鋼結(jié)構(gòu)探測(cè)器旁，如同站在希臘神話里的擎天巨神腳下，深感一己之渺小。這個(gè)圓柱形龐然大物高25米，長(zhǎng)45米，重7000噸，相當(dāng)于埃菲爾鐵塔或100架波音747客機(jī)的重量。任忠良博士說，超環(huán)面儀器就像一架高精度巨型數(shù)字照相機(jī)。對(duì)撞機(jī)發(fā)射的粒子束經(jīng)過這個(gè)探測(cè)器時(shí)發(fā)生碰撞，產(chǎn)生的粒子沿
6、著碰撞半徑方向向外發(fā)散，這些肉眼難以察覺的物理現(xiàn)象都會(huì)在這一高性能探測(cè)器上留下影像。超環(huán)面儀器抓取碰撞影像的速度可達(dá)每秒4000萬次，從而在粒子級(jí)別上記錄任何細(xì)微的變化。為處理由此產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，3000臺(tái)計(jì)算機(jī)會(huì)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，從大量無效碰撞數(shù)據(jù)中選取符合研究需要的少數(shù)粒子高能對(duì)頭碰撞記錄并加以分析。即便如此，篩選出的有用數(shù)據(jù)量仍大得驚人。這一探測(cè)器運(yùn)行一年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)如用DVD光盤刻錄，所有光盤鋪排起來將長(zhǎng)達(dá)7公里。2月10日，在瑞士日內(nèi)瓦歐洲核子研究中心，從超環(huán)面探測(cè)器地下工作區(qū)返回地面的工作人員展示按規(guī)定必須攜帶的放射檢測(cè)儀，數(shù)字零表示沒有受到輻射。新華社記者于洋攝人造宇宙大爆炸
7、為從微觀世界揭開宇宙起源的奧秘，研究宇宙產(chǎn)生初期的環(huán)境，物理學(xué)家設(shè)計(jì)了通過粒子對(duì)撞，模擬宇宙大爆炸的試驗(yàn)，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)就是進(jìn)行這一模擬過程的“利器”?？上攵?，實(shí)現(xiàn)高能粒子對(duì)撞并非易事。據(jù)任忠良博士介紹，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)使用了超低溫、超導(dǎo)等超越人類現(xiàn)有工業(yè)水平的尖端技術(shù)。為產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)粒子所需要的強(qiáng)磁場(chǎng)，對(duì)撞機(jī)采用液態(tài)氦將管道溫度降至零下271攝氏度的超低溫，用低溫超導(dǎo)技術(shù)產(chǎn)生零電阻以保障磁場(chǎng)強(qiáng)度。此外，為維持低溫，減少管道內(nèi)外熱量交換，還使用了真空技術(shù)，對(duì)撞機(jī)周長(zhǎng)27公里的環(huán)形管道內(nèi)的真空空間相當(dāng)于巴黎圣母院的大小。低溫還帶來金屬等材料熱脹冷縮的問題，這就要求在管道連接處使用可滑動(dòng)
8、的接點(diǎn)，但可滑動(dòng)連接點(diǎn)同時(shí)也帶來另一個(gè)問題：上萬個(gè)連接點(diǎn)中，任何一個(gè)點(diǎn)如因接觸不良出現(xiàn)微小電阻，強(qiáng)大的電流通過時(shí)就會(huì)瞬時(shí)釋放大量熱能，毀掉超導(dǎo)狀態(tài)。熱量還會(huì)氣化冷卻管道用的液態(tài)氦，導(dǎo)致大爆炸。2008年，對(duì)撞機(jī)調(diào)試過程中就發(fā)生了一次類似事故，使整個(gè)試驗(yàn)的進(jìn)度延后一年。研究中心花了整整一年，投入超過5000萬瑞士法郎（約合5300萬美元）才將設(shè)備修復(fù)。2月10日，在瑞士日內(nèi)瓦歐洲核子研究中心，來賓參觀大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)所擁有四個(gè)探測(cè)器中最大的一個(gè)——超環(huán)面探測(cè)器的主控中心。新華社記者于
