發生時間
2008年9月10日
入選理由
歐洲大型強子對撞機的首次啟動是目前規模最大的科學計劃啟動,標誌著物理學發現的新黃金時代來臨。
事件簡介
2008年9月10日,歐洲核子研究中心的大型強子對撞機(簡稱LHC)首次啟動,兩束質子分別被加速到7萬億電子伏特的超高能狀態,並使之對撞。這種能量狀態幾乎可以與宇宙大爆炸之後不久的狀態相比。粒子物理學家們對此滿懷期待,希望能夠從中找到素有“上帝粒子”之稱的希格斯粒子,並探索其他超出物理標準模型的新物理。
事件經過
人們總是對原始的一切充滿好奇,通過考古發現與生物研究,人類逐漸從零星的遺跡和化石那裏複原了侏羅紀以及人類的原始時代。從最初觀望星空到現在,人類已經測算出那些行星的軌道,登上了荒涼的月球,甚至帶回了火星的土壤。然而,宇宙從何而來,這個問題卻始終沒有得到圓滿的解答。所以,當2008年歐洲核子研究中心公布了大型強子對撞機啟動的消息之後,許多科學家為之翹首期待,這是人類模擬的“宇宙大爆炸”。
歐洲強子對撞機加入這項國際性合作計劃的,有世界上34個國家的超過兩千位物理學家,其中又以英國物理學家斯蒂芬·霍金、英國物理學家林恩·埃文斯博士以及英國科學家希格斯貢獻最大。有趣的是,一手策劃這個大型實驗的霍金林恩·埃文斯博士,出身於礦工家庭,年輕時便喜歡玩“爆破”。科學家希格斯在1964年最先提出了“上帝粒子”(希格斯玻色子)的概念,物理學家們對於本次“對撞”最大的期待便是發現“上帝粒子”,然而霍金卻拿出100美元,打賭對撞機不會發現“希格斯玻色子”。
早在1980年,科學家就已經提出了建造“大型強子對撞機”以供國際高能物理學研究之用的構想。但直到近些年以來,LHC才終於成為現實。歐洲核子研究組織(簡稱CERN,位於瑞士日內瓦近郊)所建造的粒子加速器與對撞機,便是目前所說的“LHC”。這個長達27公裏的“大家夥”,位於瑞士、法國邊境地區的地下100米深的環形隧道中,隧道全長26.659公裏,建設耗資超過六十億美元。這個史無前例的“大機器”同時創造了幾項世界之最,它不僅是世界上最大的機器、世界上最快的跑道,同時還是太陽係中最空的空間、銀河係中最熱的熱點,它還將製造宇宙最低的溫度,並且,在對撞瞬間產生的大量數據,將由世界上最強大的超級計算機係統進行處理。
簡單地說,強子對撞機的工作原理是使高度活躍的質子以超快的速度撞擊,上演微縮版的“宇宙大爆炸”。具體而言,強子對撞機主要包括加速管、質子束管以及一些具有特殊功用的磁鐵組成。加速器的通道中,放置著兩個由超導磁鐵包裹、以液態氦冷卻的質子束管,管中的質子以相反的方向環繞著整個環形加速器運行。此外,在四個實驗碰撞點附近,另外安裝了偏向磁鐵和聚焦磁鐵。
當實驗開始時,兩個對撞加速管中的質子,將被加速到7萬億電子伏特的高能狀態,兩個質子撞擊時所產生的總能量將達到14萬億電子伏特。每個質子環繞整個儲存環的時間為89微秒。由於同步加速器的特性,加速管中的粒子是以粒子團而非電子流的形式存在的,2800個粒子團的最短碰撞周期僅為25納秒。在加速器開始運作的初期,軌道中將放入較少的粒子團,碰撞周期為75納秒。