- cloud123
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强子(一般用质子)对撞机其实就是利用环形粒子加速器,将两束强子加速到速度接近光速时使两束强子进行对撞。由于质子带正电,加速器靠电场力对质子加速,在加速过程中,在质子运动方向的垂直方向上施加带梯度增强的磁场(所以对撞机提到了超导体,主要用来产生强大的磁场的),根据电荷在磁场中运动时,将受到垂直于磁场与电荷运动方向相垂直的力的作用,因此,强子的运动轨迹将是原弧状,由于电场不停对强子加速,强子速度越来越快,如果磁场强度不变,那么强子的运行圆弧半径将不断增加,所以,要保证,其在对撞机的原形轨道中不停获得电场加速,就必须根据强子速度不断增加磁场强度;另外,由于电场也不可能在加速器中每处都均匀存在,所以,电场也是在整个环形粒子加速器的各分段处设置,而要使强子每次路过电场时都能得到最大的加速,强子应该位于强电场中的区域才有效,所以还必须根据强子的速度、加速度,来判断某段的电场在什么时候开始施加,在什么时候结束施加,而这就是所谓的谐振加速,如果强子运动的环的半径不随时间增加而增加,那么谐振加速频率与时间的关系应该是递增的关系。具体涉及到怎样的递增关系,就不再讲了。我想这样应该很通俗、易懂了吧。
- ardim
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实在无法简单
大型强子对撞器(Large Hadron Collider,简称:LHC)是一座位于瑞士日内瓦近郊欧洲核子研究组织CERN的粒子加速器与对撞机,作为国际高能物理学研究之用。LHC已经建造完成,2008年9月10日开始试运转,并且成功地维持了两质子束在轨道中运行,成为世界上最大的粒子加速器设施。LHC预计将于2008年10月21日开始进行低能量对撞实验。LHC是一个国际合作计划,由全球85国中的多个大学与研究机构,超过八千位物理学家共同合力出资合作兴建。
LHC包含了一个圆周为27公里的圆形隧道,因当地地形的缘故位于地下50至150米之间。[1] 这是先前大型电子正子加速器(LEP)所使用隧道的再利用。隧道本身直径三米,位于同一平面上,并贯穿瑞士与法国边境,主要的部份大半位于法国。虽然隧道本身位于地底下,尚有许多地面设施如冷却压缩机,通风设备,控制电机设备,还有冷冻槽等等建构于其上。
加速器通道中,主要是放置两个质子束管。由于须维持前所未有高能量的粒子运行,加速管由超导磁铁所包覆,以液态氦来冷却。管中的质子是以相反的方向,环绕着整个环型加速器运行。除此之外,在四个实验碰撞点附近,另有安装其他的偏向磁铁及聚焦磁铁。
两个对撞加速管中的质子,各具有的能量为 5 TeV(兆电子伏特),总撞击能量达 10 TeV之多。(原设计为 14 TeV)每个质子环绕整个储存环的时间为 89 微秒 。因为同步加速器的特性,加速管中的粒子是以粒子团(bunch)的形式,而非连续的粒子流。整个储存环将会有2800个粒子团,最短碰撞周期为 25 纳秒 。在加速器开始运作的初期,将会以轨道中放入较少的粒子团的方式运作,碰撞周期为 75 纳秒,再逐步提升到设计目标。
在粒子入射到主加速环之前,会先经过一系列加速设施,逐级提升能量。其中,由两个直线加速器所构成的质子同步加速器(PS)将产生50 MeV的能量,接着质子同步推进器(PSB)提升能量到1.4GeV。而质子同步加速环可达到26 GeV的能量。低能量入射环(LEIR)为一离子储存与冷却的装置。反物质减速器(AD)可以将3.57 GeV的反质子,减速到2 GeV。最后超级质子同步加速器(SPS)可提升质子的能量到450 GeV。
在LHC加速环的四个碰撞点,分别设有五个侦测器在碰撞点的地穴中。其中超环面仪器(ATLAS)与紧凑渺子线圈(CMS)是通用型的粒子侦测器。其他三个(LHC底夸克侦测器(LHCb), 大型离子对撞器(ALICE)以及全截面弹性散射侦测器(TOTEM)则是较小型的特殊目标侦测器。
LHC也可以用来加速对撞 重离子,例如 铅(Pb)离子可加速到1150 TeV。
由于LHC有着对工程技术上极端的挑战,安全的确保是极其重要的。当LHC开始运作时,磁铁中的总能量高达100亿焦耳(GJ),而粒子束中的总能量也高达725百万焦耳(MJ)。只需要10−7总粒子能量便可以使超导磁铁脱离超导态,而丢弃全部的加速粒子可相当于一个小型的爆炸。
[编辑] 研究主题
一张描述LHC如何产生希格斯玻色子的费曼图。在图中,两个夸克各放射出一个W 及 Z 玻色子,进而融合成一个希格斯玻色子。
在CMS侦测器中希格斯玻色子衰变的模拟事例重建图。(event display)物理学家希望借由加速器对撞机来帮助他们解答下列的问题:
标准模型中所流行的造成基本粒子质量的希格斯机制是真实的吗?真是如此的话,希格斯粒子有多少种,质量又分别是多少呢? [2]
当重子的质量被更精确的测量时,标准模型是否仍然成立?
粒子是否有相对应的“超对称”(SUSY)粒子存在?
为何“物质”与“反物质”是不对称的?
有更高维度的空间(卡鲁扎-克莱因理论)存在吗?我们可以见到这启发弦论的现象吗?
宇宙有 96% 的质量是目前天文学上无法观测到的,这些到底是什么?
为何引力比起其他三个基本作用力(电磁力,强作用力,弱作用力)差了这么多个数量级?
http://commons.wikimedia.org/wiki/Large_Hadron_Collider?uselang=zh-cn
- 我不懂运营
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强子对撞机的另一种叫法是:离子加速器
离子分为正负,提取单一电性离子束,使其在很强的环形管状磁场中处于悬浮状态!
同时 利用高中物理所讲的 离子加速原理 给离子加速!
强子的互相对撞,可以研究物质构成!以及离子运动学!
明白了么??
- 皮皮
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利用核技术轰击核源,产生贝塔射线,并用高强磁场影响其中的游离粒子,加速到细管中使两束射线中的某些粒子相碰,借以研究宇宙大爆炸和宇宙的形成。
- 北有云溪
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在真空中,离子可以认为是不收阻力的,受到一个力后就加速.在对撞机中,粒子不断加速,在接近光速时对撞.
- Chen
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由于霍金的研究~认为~所有的黑洞都会一能量的形式蒸发掉~~所以这么小的一个黑洞~而且时间这么短~所以我们不必担心
- 小菜G
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高能物理对撞机可以按照其加速粒子的种类进行分类,强子对撞机是其中一种,它加速的粒子是强子。由夸克组成的粒子称为强子,它包括重子和介子。介子一般是高能物理过程中的产物,极不稳定,短时间内就会发生衰变,因此不会是对撞机用来加速的粒子。在重子中,相对稳定的是质子和中子,而中子不带电,无法实现加速过程。也就是说,目前可行的强子对撞机所加速的粒子是质子。当前世界上能量最高的强子对撞机位于瑞士日内瓦
- LocCloud
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强子对撞机工作原理:在环形粒子加速器内部,两个被称之为“强子”(质子或者铅离子)的亚原子粒子束朝着相反的方向前进,这些粒子每运行一圈,就会获得更多的能量。来自世界各地的物理学家将利用大型强子对撞机重建大爆炸发生后的宇宙形态,方式是让两个强子束在高能状态下正面撞击,并对撞击进行分析。
世界上最大和最有威力的粒子加速器----大型强子对撞机(LHC)是欧洲粒子物理研究所(CERN)的加速器复合体的最新补充。
通俗地讲,大型强子对撞机主要由一个27公里长的超导磁体环和许多促使粒子能沿着特定方向传播的加速结构组成。
在这个加速器里面,2束高能粒子流在彼此相撞之前,以接近光速的速度向前传播。这两束粒子流分别通过不同光束管,向相反方向传播,这两根管子都处于超高真空状态。一个强磁场促使它们围绕那个加速环运行,这个强磁场是利用超导电磁石获得的。这些超导电磁石是利用特殊电缆线制成的,它们在超导状态下进行操作,有效传导电流,没有电阻消耗或能量损失。要达到这种结果,大约需要将磁体冷却到零下271摄氏度,这个温度比外太空的温度还低。由于这个原因,大部分加速器都与一个液态氦分流系统和其他设备相连,这个液态氦分流系统是用来冷却磁体的。
大型强子对撞机利用数千个种类不同,型号各异的磁体,给该加速器周围的粒子束指引方向。这些磁体中包括15米长的1232双极磁体和392四极磁体,1232双极磁体被用来弯曲粒子束,392四极磁体每个都有5到7米长,它们被用来集中粒子流。在碰撞之前,大型强子对撞机利用另一种类型的磁体“挤压”粒子,让它们彼此靠的更近,以增加它们成功相撞的机会。这些粒子非常小,让它们相撞,就如同让从相距10公里的两地发射出来的两根针相撞一样。
这个加速器、它的仪器和技术方面的基础设施的操作器,都安装在欧洲粒子物理研究所控制中心的同一座建筑内。在这里,大型强子对撞机内的粒子流将在加速器环周围的4个区域相撞,这4个区域与粒子探测器的位置相对应。
大型强子对撞机的精确周长是2.6659万米,内部总共有9300个磁体。不仅大型强子对撞机是世界上最大的粒子加速器,而且仅它的制冷分配系统(cryogenic distribution system)的八分之一,就称得上是世界上最大的制冷机。制冷分配系统在充满近60吨液态氦,将所有磁体都冷却到零下271.3摄氏度(1.9开氏度)前,它将先利用1.008万吨液态氮将这些磁体的温度降低到零下193.2摄氏度。
功率达到最大时,数万亿个质子将在大型强子对撞机周围的加速器环内以每秒1.1245万次的频率急速穿行,它们的速度是光速的99.99%。两束质子光束分别以70亿电子伏特的最大功率相向而行,在功率达到140亿电子伏特时发生碰撞。每秒总共能发生大约6亿次撞击。
为了避免加速器中的粒子束与空气分子相撞,这些粒子束在像行星间的空间一样空荡的超真空环境中穿行。大型强子对撞机的内压是10-13个大气压,比月球上的压力小10倍。
大型强子对撞机是一个极热和极冷的机器。当两束质子束相撞时,它们将在一个极小的空间内产生比太阳中心热10万倍的高温。与之相比,促使超流体氦在加速器环周围循环的制冷分配系统,让大型强子对撞机保持在零下271.3摄氏度(1.9开氏度)的超低温环境下,这个温度比外太空的温度还低。
为了抽样检查和记录每秒多达6亿次的质子相撞结果,物理学家和工程师已经制造了测量粒子的精确度是微米的庞大仪器。大型强子对撞机的探测器拥有先进的电子触发系统,它测量粒子经过时所用时间的精确度,大约是十亿分之一秒。这个触发系统在确定粒子的位置时,精确度可达百万分之一米。这种令人难以置信的快速和精确反应,是确保一个探测器连续层内记录的粒子保持一致的基础。
记录大型强子对撞机进行的每项大试验的数据,每年大约足够刻10亿张双面DVD光盘。据估计,大型强子对撞机的寿命是15年。为了让世界各地的数千名科学家在未来15年内通力合作,分析这些数据,分布在世界各地的好几万台电脑将利用一种被称作网格的分散式计算网(distributed computing network)实施研究工作。
世界各地的数千名科学家都希望了解并分析这些数据。为了解决这个问题,目前欧洲粒子物理研究所(CERN)正在建一个分散的计算和数据储存设施——大型强子对撞机计算网格(LCG)。大型强子对撞机实验产生的数据,将通过欧洲粒子物理研究所记录在磁带进行原始文件备份后,再分发到世界各地。经过初始加工,这种数据将被传送到可为大量数据提供充足储存空间的一系列大型计算机中心,这些计算机中心一天二十四小时不停地为大型强子对撞机计算网格提供服务。
经过这些计算机中心的处理,其他设备就可使用这些数据了,其他的设备每个都有一个或几个实施特殊分析任务的联合计算机中心组成。当个科学家可通过大学部门的局域网或个人电脑了解这些设备,这些人可能会经常查看大型强子对撞机计算网格。
- 黑桃云
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因为这只是做实验的,我想不必那样的担心!
你多看点这方面的资料
就
会知道le
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