西歐核子研究中心的物理實(shí)驗(yàn)_第1頁
西歐核子研究中心的物理實(shí)驗(yàn)_第2頁
西歐核子研究中心的物理實(shí)驗(yàn)_第3頁
西歐核子研究中心的物理實(shí)驗(yàn)_第4頁
西歐核子研究中心的物理實(shí)驗(yàn)_第5頁
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文檔簡介

加速器產(chǎn)生帶電粒子束后,可以讓它打固定靶的原子,或與來自相反方向同樣的束流發(fā)生對(duì)撞。在這兩種情況下,都產(chǎn)生大量的新粒子。物理學(xué)家們運(yùn)用探測器對(duì)每個(gè)粒子進(jìn)行計(jì)數(shù),跟蹤和描述其特性,研究許多也許的互相作用過程。這些物理學(xué)家們有理論、有信念、有思想,通過實(shí)驗(yàn)證明其是對(duì)的的還是錯(cuò)誤的。西歐中心的實(shí)驗(yàn)有三方面的特點(diǎn):一是科學(xué)目的,即想發(fā)現(xiàn)什么;二是實(shí)驗(yàn)裝置,即所使用的探測器;三是國際合作。西歐中心的物理實(shí)驗(yàn)重要分為兩類:固定靶實(shí)驗(yàn)和對(duì)撞實(shí)驗(yàn)。固定靶實(shí)驗(yàn)研究粒子束與靶原子對(duì)撞后發(fā)生了什么。靶反沖中用去多數(shù)的束流能量,只剩下少部分能量發(fā)明新的粒子。在固定靶實(shí)驗(yàn)中,所產(chǎn)生的粒子一般都向前飛行,所以實(shí)驗(yàn)通常都用錐型探測器,放在光束線的下游。對(duì)撞實(shí)驗(yàn)研究兩個(gè)按相反方向運(yùn)動(dòng)的粒子束發(fā)生的對(duì)撞。這樣,就沒有浪費(fèi)反沖能量,所有的能量都可用來產(chǎn)生新的粒子。在這些事例中,新產(chǎn)生的粒子從對(duì)撞點(diǎn)向所有方向輻射,所以探測器是球型,或是更常見的圓柱型。固定靶實(shí)驗(yàn)在PS(右圖1)、SPS(右圖2)和AD(右圖3AD高頻腔)加速器上運(yùn)營的幾個(gè)固定靶實(shí)驗(yàn)如下:ISOLDE(在線同位素質(zhì)量分離器)是一個(gè)獨(dú)特的低能不穩(wěn)定放射性同位素源,位于質(zhì)子同步加速器增強(qiáng)器SPS。不穩(wěn)定放射性同位素是有許多質(zhì)子或中子的原子核,對(duì)它們的研究可使科學(xué)家們改善原子核的模型,其應(yīng)用范圍涉及天體物理到工業(yè)和醫(yī)學(xué)。(左圖為ISOLDE設(shè)備布局)在AD(反物質(zhì)減速器)上,科學(xué)家們試圖把一個(gè)個(gè)反物質(zhì)組合在一起,而在質(zhì)子同步加速器PS上,其它的科學(xué)家則集中精確測量特殊原子和粒子的非常特別的特性。

AD實(shí)驗(yàn)涉及:反氫原子的產(chǎn)生和光譜學(xué)ATHENA實(shí)驗(yàn)采用完全不同的方法產(chǎn)生反氫原子。其思緒是在低能—重要是在靜止時(shí)產(chǎn)生反氫原子,以便研究它們的特性。西歐中心建反質(zhì)子減速器的目的在于得到反質(zhì)子(這些反質(zhì)子是在高能對(duì)撞中產(chǎn)生的),并將它們降速到更便于運(yùn)用的能量。ATHENA裝置將來自反質(zhì)子減速器的反質(zhì)子加以減速、冷卻和捕獲。反質(zhì)子在稱為彭寧(Penning)陷阱的電磁“瓶”高真空中被捕獲,同時(shí)來自放射性源的正電子累積在另一個(gè)陷阱里,兩群帶電粒子(約1萬反質(zhì)子,7千萬正電子)混合在一起產(chǎn)生反氫原子。所有這一切都是在絕對(duì)零上15度的低溫環(huán)境里發(fā)生的。形成的反氫原子從電磁陷阱中逃逸出來,由于它們不帶凈電荷。然后它們湮滅,被一個(gè)特制的探測器探測到。反氫原子在該探測器中產(chǎn)生一個(gè)具有非常特性的湮滅信號(hào),使研究人員可以對(duì)反氫原子的產(chǎn)生加以確認(rèn)。到目前為止,ATHENA已直接探測到131±22反氫原子。這意味著該裝置事實(shí)上產(chǎn)生了5萬個(gè)反氫原子,由于多數(shù)逃脫了探測。ATHENA下一步要測量反氫原子光譜,并與氫原子加以比較。這兩個(gè)光譜的任何差別都需要對(duì)目前的物質(zhì)與反物質(zhì)模型進(jìn)行主線改變。ATHENA取得的結(jié)果是反物質(zhì)科學(xué)的一個(gè)重要里程碑,打開了人們盼望將原子捕獲、冷卻和解決的現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用到原子反物質(zhì)領(lǐng)域的大門。檢查重力影響下的反物質(zhì)行為也是未來有趣的課題。ATRAP1986-1999年期間,TRAP合作組,自此改名為反氫原子捕獲合作組(ATRAPCOLLABORATION)開發(fā)出對(duì)反質(zhì)子加以減速、捕獲和進(jìn)行電子冷卻的反質(zhì)子。反氫原子捕獲合作組在可以累積大量的冷反質(zhì)子之前,只有接近光速運(yùn)動(dòng)的高速反質(zhì)子可以進(jìn)行研究。ATRAP運(yùn)用TRAP的技術(shù)制造冷反氫原子。反質(zhì)子被減速、冷卻。最后在4.2K熱平衡中儲(chǔ)存起來。4.2K為平均能量,比以前的反質(zhì)子能量低100億倍。單個(gè)反質(zhì)子數(shù)月長的禁閉,背景壓力低于5×10-17托和對(duì)來自單個(gè)被捕獲的反質(zhì)子的無線電信號(hào)的無損傷探測可以說明,反質(zhì)子與質(zhì)子的質(zhì)荷差小于9/1011,該比較值比以前的精確了將近100萬倍。使冷反質(zhì)子減速、冷卻和對(duì)其儲(chǔ)存的技術(shù),使ATRAP合作組及其競爭者可以生產(chǎn)冷到精確激光光譜學(xué)足以捕獲的反氫原子。(左圖為第一個(gè)反氫原子陷阱)所有初期在西歐中心搞的冷反質(zhì)子實(shí)驗(yàn)都是在其低能反質(zhì)子環(huán)(LEAR)上進(jìn)行的,該獨(dú)特的設(shè)備后來關(guān)閉。2023年和以后的反氫原子實(shí)驗(yàn),均在專門為此建造的反質(zhì)子降速環(huán)上進(jìn)行。運(yùn)用TRAP開發(fā)出來的技術(shù),反質(zhì)子將在陷阱中而不是在儲(chǔ)存環(huán)中累積,從而減少了西歐中心的運(yùn)營費(fèi)用。ASACUSA

是低能反質(zhì)子環(huán)開展反質(zhì)子氦研究的派生項(xiàng)目。1990年,在KEK工作的日本一個(gè)小組表白,反質(zhì)子停在氦靶中形成所有的鏷電子原子的3%存活幾微秒,然后反質(zhì)子才陷入原子核中湮滅。這一亞穩(wěn)定性與盼望的完全相反,明顯與電子的屏蔽效應(yīng)的存在相連。為防止原子受靶中正常氦原子對(duì)撞損傷效應(yīng)的影響,電子給其提供了保險(xiǎn)。反質(zhì)子的主量子數(shù)n和角動(dòng)量量子數(shù)l大約都是40,因此,其原子中的德布羅意波長比n=1電子的約小40倍。這意味著它的原子軌道幾乎是經(jīng)典的,而電子的軌道則完全是量子力學(xué)的。(左圖為ASACUSA實(shí)驗(yàn))如這一混合特性是反質(zhì)子氦原子的唯一有趣特點(diǎn)的話,那么它只是原子物理學(xué)家的集郵中一個(gè)極其稀有的東西。更為重要的是,它的壽命相對(duì)湮滅而言長到足以使激光束流打到它。接近n=40時(shí),反質(zhì)子的能級(jí)間隔應(yīng)約為2eV或600nm。此點(diǎn)于1993年由低能反質(zhì)子環(huán)組予以證實(shí),該組運(yùn)用597.259(2)nm的激光脈沖激勵(lì)了(n,l)=(39,35)和(n,l)

=(38,34)能級(jí)之間的量子躍遷。到目前為止,實(shí)驗(yàn)人員共發(fā)表了約250頁的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,表白激光技術(shù)達(dá)成了從未有過的的精確度。在理論方面,計(jì)算現(xiàn)在已具體到足以考慮對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的相對(duì)論修正,并給出對(duì)現(xiàn)在已知所有13個(gè)躍遷的躍遷波長在被測量波長的百萬分之幾范圍內(nèi)。從這些發(fā)展中,運(yùn)用同量的精確度,可以推斷出反質(zhì)子量子電動(dòng)力學(xué)的基本能量尺度里德伯常數(shù)。低能反質(zhì)子環(huán)組的最后推斷揭示了(n,l)

=(37,35)到(n,l)

=(38,34)躍遷中的超精細(xì)結(jié)構(gòu)。這種躍遷產(chǎn)生于電子自旋和反質(zhì)子角動(dòng)量的小的互相作用能量。ASACUSA盼望第一年在反質(zhì)子減速器上繼續(xù)研究其前合作組在低能反質(zhì)子環(huán)上遺留下來的鏷電子原子,運(yùn)用與鏷電子原子三重共振中微波和光束精確測量超精細(xì)結(jié)構(gòu)的分裂,次年在反質(zhì)子減速器束流上加上一個(gè)減速的高頻四極鐵,將反質(zhì)子的能量從MeV降到

keV。這樣在原子產(chǎn)生的瞬間就可對(duì)其(n,l)分布進(jìn)行研究,了解在極低溫時(shí)反質(zhì)子的原子互相作用。第三年,再在反質(zhì)子減速器上加一個(gè)彭寧(Penning)陷阱,從此陷阱,靜止的反質(zhì)子被重新加速到eV和keV。由此得到的單色超低能量束流可對(duì)形成亞穩(wěn)定性的鏷電子原子的條件進(jìn)行更嚴(yán)格的控制。PS實(shí)驗(yàn):PS實(shí)驗(yàn)旨在測量動(dòng)量在2-5GeV/c范圍內(nèi)的質(zhì)子和p介子在薄和厚的核靶上產(chǎn)生的次級(jí)強(qiáng)子,以獲得對(duì)p介子產(chǎn)量的足夠了解,優(yōu)化最近提出的中微子工廠的設(shè)計(jì),大大改善大氣中微子流量。為更好地解釋現(xiàn)在和將來實(shí)驗(yàn)中對(duì)大氣中微子研究所得到的中微子振蕩的證據(jù),大氣中微子的流量是需要的。HARP又稱PS214實(shí)驗(yàn),是在質(zhì)子同步加速器PS上開展的強(qiáng)子產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)。目的是研究相對(duì)低能強(qiáng)子產(chǎn)生,優(yōu)化擬議中的中微子工廠靶的建造,幫助了解大氣中微子流量。(左圖為HARP實(shí)驗(yàn))該實(shí)驗(yàn)有一臺(tái)大接受度的帶電粒子磁譜儀,放在PS東大廳,運(yùn)用帶標(biāo)記的帶電粒子束流。實(shí)驗(yàn)盡量使用NOMAD和CHORUS實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)有設(shè)備,特別重要的是使用了ALEPH的時(shí)間投影室模型,盡管做了大量修改。新做的唯一部件是閾契侖可夫探測器。該實(shí)驗(yàn)于2023末投入技術(shù)運(yùn)營,2023年開始物理運(yùn)營,2023年開始了第二階段的實(shí)驗(yàn),即去掉質(zhì)子靶,把氘和氦原子核直接送到實(shí)驗(yàn)靶上。雖然實(shí)驗(yàn)大氣中微子流量中的明顯不擬定性將被排除,但在第三個(gè)階段,可考慮將束流的動(dòng)量擴(kuò)大到約100

GeV/c,涉及用氦離子運(yùn)營。這樣不僅可將大氣中微子流量的可靠計(jì)算擴(kuò)展到100

GeV/c區(qū)域,并且還能對(duì)解開約3×10eV時(shí)帶電粒子宇宙線光譜“膝區(qū)”之迷。DIRAC實(shí)驗(yàn)的目的是測量1個(gè)飛秒量級(jí)的(基態(tài))p+p-原子壽命,精度達(dá)10%。實(shí)驗(yàn)設(shè)備由精密的雙臂磁譜儀組成,安裝在質(zhì)子同步加速器上PS。該實(shí)驗(yàn)按非模型方法提供S波p介子散射長度差|a_0-a_2|,精度為5%。手征擾動(dòng)理論框架中的低能量子色動(dòng)力學(xué)現(xiàn)在預(yù)言散射精確度非常高,低于2%。因此,這樣的測量會(huì)通過表達(dá)出夸克冷聚的大小,量子色動(dòng)力學(xué)的一個(gè)數(shù)量級(jí)的參數(shù),靈敏地檢核對(duì)量子色動(dòng)力學(xué)中手征對(duì)稱破壞的理解。最近手征擾動(dòng)理論對(duì)散射長度的預(yù)測得到[p+p-]的原子壽命為(2.9+-0.1)飛秒。(左圖為雙磁臂譜儀)在SPS(超級(jí)質(zhì)子同步加速器)上,COMPASS實(shí)驗(yàn)集中更多了解由夸克組成的粒子—強(qiáng)子,涉及普通物質(zhì)的核子(質(zhì)子和中子),設(shè)法發(fā)現(xiàn)強(qiáng)子是如何組成的,特別是什么引起核子的自旋。SPS重離子計(jì)劃最近給出了一些另人振奮的結(jié)果。有7個(gè)大的實(shí)驗(yàn)測量了鉛與鉛原子核或鉛與金原子核對(duì)撞的不同方面,尋找科學(xué)家們稱的“夸克膠子等離子體”。2023年2月,這些實(shí)驗(yàn)的發(fā)言人公布了“新物質(zhì)態(tài)”存在的有力證據(jù)。在這種新物質(zhì)態(tài)中,夸克不是結(jié)合成更復(fù)雜的像質(zhì)子和中子這樣的粒子,而是釋放出來,自由地漫游。對(duì)撞實(shí)驗(yàn)4個(gè)大型對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)在LEP上進(jìn)行,它們分別進(jìn)行了不同的優(yōu)化,以具體研究電磁和弱力物理的各個(gè)方面。在近2023的運(yùn)營中,實(shí)驗(yàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行了極為精確的檢查,數(shù)據(jù)分析將給出更多的結(jié)果。LEP上的4個(gè)實(shí)驗(yàn)如下:ALEPH系在LEP上開展的粒子物理實(shí)驗(yàn)。1989年7月LEP實(shí)現(xiàn)第一次對(duì)撞后,ALEPH粒子探測器記錄了幾百萬的事例,旨在研究粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型,尋找新物理的表現(xiàn)。參與這一實(shí)驗(yàn)的有來自全世界32所大學(xué)和國家實(shí)驗(yàn)室的幾百名物理學(xué)家和工程師。ALEPH探測器用來測量LEP上正負(fù)電子對(duì)撞產(chǎn)生的事例。典型事例復(fù)雜,許多粒子以噴注形式分布在整個(gè)探測器中。Z峰時(shí)事例率低于1Hz,最高能量時(shí)起碼低100倍。因此,ALEPH探測器是這樣設(shè)計(jì)的,盡量增大立體角,為每個(gè)事例積累更多的信息。束流管道周邊的圓柱型探測器,中間為正負(fù)電子互相作用點(diǎn),可以做到這一點(diǎn)。長6.4m,直徑5.3m的超導(dǎo)磁鐵產(chǎn)生1.5泰斯拉的磁場。軛鐵為一個(gè)16邊型的圓柱體,有兩個(gè)端片,端片上留有LEP機(jī)器的聚焦磁鐵的孔。軛鐵厚1.2m,又提成幾層,留有插入溜光管層的空間,這樣軛鐵就變成了強(qiáng)子量能器。軛鐵外面,有兩個(gè)雙層流光管室,記錄穿過軛鐵的μ子的位置和角度。線圈內(nèi)有個(gè)電子-光子量能器,用來辨認(rèn)也許最高分辨率和電子。它交替地由鉛和正比管組成。(左圖為ALEPH探測器)帶電粒子的中央探測器為時(shí)間投影室,長4.4m,直徑3.6m,提供每個(gè)徑跡段的三度空間測量結(jié)果。此外,為一個(gè)徑跡提供330個(gè)電離測量結(jié)果,這有助于粒子辨認(rèn)。它在內(nèi)徑跡室的外面,該內(nèi)徑跡室為軸-絲漂移室,內(nèi)外徑分別為13cm和29cm,長2m,為來自對(duì)撞點(diǎn)的帶電粒子提供8個(gè)徑跡坐標(biāo)和觸發(fā)信號(hào)。最靠近束流管道處,有一個(gè)硅條頂點(diǎn)探測器,為每個(gè)徑跡測量距沿束流線40cm的束流軸6.3cm和11cm遠(yuǎn)的兩對(duì)坐標(biāo)。束流管道由鈹制造而成,直徑為16cm,內(nèi)部真空為10-15大氣壓。DELPHI實(shí)驗(yàn)是在LEP上開展的實(shí)驗(yàn)之一,旨在運(yùn)用探測器辨認(rèn)輕子、光子和強(qiáng)子。LEP加速器使物質(zhì)(電子)束流與反物質(zhì)(反電子或正電子)束流發(fā)生對(duì)撞。物質(zhì)與反物質(zhì)相遇后,它們自我毀滅,產(chǎn)生大量能量。根據(jù)愛因斯坦著名的公式E=mc2,這些能量轉(zhuǎn)化為新的粒子。DELPHI實(shí)驗(yàn)由幾層的粒子探測器組成,這些探測器在裝置的中心拾取正負(fù)電子對(duì)撞產(chǎn)生的碎片。每層探測器在辨認(rèn)對(duì)撞中產(chǎn)生的粒子中起不同作用,這就幫助了科學(xué)家弄清對(duì)撞中發(fā)生了什么。(左圖為DELPHI探測器)DELPHI探測器是個(gè)先進(jìn)的探測器,具有特殊的能力。它運(yùn)用契侖可夫環(huán)成像技術(shù),對(duì)各種次級(jí)帶電粒子加以區(qū)分。它尚有一個(gè)先進(jìn)的硅探測器提供精確的跟蹤,目的重要在于朝對(duì)撞點(diǎn)向后推斷徑跡來探測壽命非常短的粒子。DELPHI探測器的設(shè)計(jì)和建造共花費(fèi)了7年時(shí)間,2023來每年都取數(shù)據(jù)。該實(shí)驗(yàn)組有550名物理學(xué)家,來自22個(gè)國家56所大學(xué)和研究所。OPAL通過收集和分析LEP上的正負(fù)電子對(duì)撞事例,研究粒子極其互相作用。OPAL探測器是一個(gè)大型多用途的粒子物理探測器,測量正負(fù)電子在探測器中心發(fā)生對(duì)撞后的結(jié)果。來自相反方向的電子和正電子沿束流管道向探測器中心逼近。束流管道是一個(gè)經(jīng)抽真空的金屬圓柱體,半徑幾毫米,從OPAL探測器中間穿過,提供一個(gè)到探測器的自然對(duì)稱軸。束流管道的外面是一層一層結(jié)構(gòu)的探測器部件??偟奶綔y器約長12m,高12m,寬12m。OPAL實(shí)驗(yàn)和LEP對(duì)撞機(jī)運(yùn)營從1989年開始。取數(shù)據(jù)于2023年1月初結(jié)束,但數(shù)據(jù)分析要再進(jìn)行許數(shù)年。LEP運(yùn)營分兩個(gè)階段:第一階段為1989年-1995年。在此階段,為精確測量共積累幾百萬Z事例。這些事例中,正負(fù)電子產(chǎn)生了一個(gè)單個(gè)Z玻色子。第二階段從1996年-2023年。在此階段,為產(chǎn)生W+W-對(duì),尋找也許的新粒子或物理效應(yīng),對(duì)撞能量提高。OPAL合作組由來自加拿大、德國、匈牙利、意大利、以色列、日本、英國和美國34個(gè)研究所的月300名物理學(xué)家組成,負(fù)責(zé)OPAL探測器的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營,以及數(shù)據(jù)分析。LEP現(xiàn)已停機(jī),并從地下隧道中移出,讓位大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)LHC。在LHC中,能量非常高的質(zhì)子與質(zhì)子對(duì)撞,重離子與重離子對(duì)撞。這樣就使科學(xué)家們能進(jìn)一步進(jìn)一步物質(zhì)結(jié)構(gòu),重建宇宙大爆炸后幾微秒時(shí)的條件。在LHC上擬開展的實(shí)驗(yàn)有5個(gè)獲得批準(zhǔn),它們是:ATLAS實(shí)驗(yàn)的目的是探索形成我們宇宙的物質(zhì)的基本特性和基本力。該實(shí)驗(yàn)系物理科學(xué)方面嘗試的最大的國際合作項(xiàng)目,參與這一實(shí)驗(yàn)的有34個(gè)國家150多所大學(xué)和實(shí)驗(yàn)室的2023名物理學(xué)家。為實(shí)現(xiàn)這一物理目的,物理學(xué)家們正在建造ATLAS探測器。該探測器由4個(gè)重要的部件組成:測量每個(gè)帶電粒子動(dòng)能的內(nèi)徑跡室(黃色);測量粒子所帶的能量的量能器(橘紅和綠色);辨認(rèn)和測量μ子的μ子譜儀(蘭色)和使帶電粒子彎轉(zhuǎn),以進(jìn)行動(dòng)能測量的磁鐵系統(tǒng)(灰色)。ATLAS探測器(見上圖)中的互相作用產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)流,為消化這些數(shù)據(jù)需要有觸發(fā)系統(tǒng),數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)和計(jì)算系統(tǒng)。觸發(fā)系統(tǒng)每秒鐘從10億事例中選擇100個(gè)有趣的事例,數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)從探測器獲取數(shù)據(jù)并把它們存儲(chǔ)器來,計(jì)算系統(tǒng)對(duì)每年記錄下來的10億數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。ATLAS實(shí)驗(yàn)的重要目的之一是發(fā)現(xiàn)和研究Higgs粒子。Higgs粒子在粒子理論中至關(guān)重要,它直接與粒子質(zhì)量概念,因而與所有質(zhì)量相關(guān)。ATLAS實(shí)驗(yàn)也許會(huì)導(dǎo)致大統(tǒng)一理論,故而人類最終了解完整的萬物統(tǒng)一理論。CMS重要研究目的為Higgs粒子和超對(duì)稱粒子的尋找。CMS探測器(CompactMuonSolenoid)是LHC上兩大探測器之一(另一個(gè)是ATLAS),是一個(gè)緊湊μ子螺線管探測器,要在很高的對(duì)撞率和很大的能量范圍下通過鑒別和精確測量μ子、電子和光子來清楚地探測各種新物理圖像,除了研究質(zhì)子-質(zhì)子對(duì)撞之外,還要進(jìn)行重離子對(duì)撞研究。(左圖為CMS探測器)CMS有一個(gè)磁場強(qiáng)度4T的超導(dǎo)電磁鐵,長13米,直徑為5.9米。CMS的徑跡探測器、電磁量能器和內(nèi)部強(qiáng)子量能器全都裝在超導(dǎo)螺線管內(nèi)。圍繞中央徑跡探測器的電磁部分將由鎢酸鉛晶體做成。強(qiáng)子量能器圍在外面,中央桶部內(nèi)徑1.8米,端蓋厚1.8米,μ探測系統(tǒng)由桶部和端蓋兩部分組成。CMS投資總數(shù)達(dá)4.75億瑞士法郎,是一個(gè)超大型的實(shí)驗(yàn)裝置,世界上有31個(gè)國家1700多位實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家參與此國際合作,預(yù)計(jì)在2023-2023年建成。ALICE為大型離子對(duì)撞實(shí)驗(yàn),旨在發(fā)現(xiàn)和研究夸克膠子等離子體。20世紀(jì)80年代至90年代西歐中心的實(shí)驗(yàn)讓氫離子,硫離子和鉛離子與固定靶對(duì)撞,結(jié)果令人吃驚的顯示,夸克膠子等離子體再又冷卻成普通物質(zhì)前的瞬間也許已經(jīng)形成。在LHC上,鉛離子比目前西歐中心的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰扛?00倍時(shí)發(fā)生對(duì)撞。物理學(xué)家們相信,這些能量對(duì)形成夸克膠子等離子體十分抱負(fù),可使ALICEA實(shí)驗(yàn)具體研究它的特性。(左圖為ALICE探測器)一點(diǎn)點(diǎn)能量即可使原子脫離分子或電子脫離原子。運(yùn)用更多一點(diǎn)能量,科學(xué)家們就可質(zhì)子和中子脫離原子核。然而,不管他們有多大的能量,仿佛都不也許把每個(gè)夸克或膠子從其質(zhì)子或中子中打出來。這一禁閉給研究夸克和膠子構(gòu)成了問題。一種解決的辦法是擴(kuò)大夸克與膠子的禁閉體積,這樣它們就仿佛自由似地那樣運(yùn)動(dòng),或被解禁。通過讓鉛離子在高能時(shí)發(fā)生對(duì)撞,這便是西歐中心在ALICE實(shí)驗(yàn)中要達(dá)成的目的。解禁是通往形成夸克膠子等離子體路上的第一步。尋找被解禁物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)開展的時(shí)間不長。80年代,運(yùn)用質(zhì)子束打

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