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欧洲正式将目光投向大型LHC继任者

2020-06-28 15:05:42 编辑: 来源:
导读 大型强子对撞机是人类有史以来最强大的粒子对撞机,它坐落在一条长达27公里的巨大隧道中,该隧道一直延伸到瑞士和法国的乡间。经常被忽略的

大型强子对撞机是人类有史以来最强大的粒子对撞机,它坐落在一条长达27公里的巨大隧道中,该隧道一直延伸到瑞士和法国的乡间。经常被忽略的是,该隧道是为较早的硬件大型电子正电子对撞机(LEP )建造的。LEP专门为研究Z玻色子提供了一种干净的方法。直到后来,它才被转换成能激发希格斯玻色子的高能质子对撞机。

现在,欧洲正式承诺采取类似的方法:在CERN设施上建造一条巨大的隧道,该隧道将碰撞粒子,从而能够对希格斯玻色子进行清晰的研究。但是欧洲留下了使用隧道作为未来对撞机的选择,这种对撞机的能量可能比大型强子对撞机高出近十倍。

电子与强子

电子和正电子是基本粒子。据我们所知,它们没有构成它们的较小颗粒。这使得他们的碰撞极为干净。相比之下,由大型强子对撞机碰撞的质子由一系列夸克和胶子组成,使其碰撞成为复杂的子碰撞集合,可能难以解释。

这使得电子和正电子更适合用于微粒的详细表征。但是它们不太适合发现。当粒子被迫绕圆形对撞机的弯曲路径行进时,它们会散发出一些能量,从而使其减速。这限制了碰撞可以达到的能量。这就是CERN用大型强子对撞机取代LEP的原因;质子由于质量较大,在圆形对撞机的曲线中损失的能量更少。这样,它们可以被提高到更高的能量。

大型强子对撞机尚未完成

如果历史可以作为指导,那么大型强子对撞机将成为未来任何大型质子对撞机的助推器,在将粒子转移到较大的环中进行最终加速之前,使其达到适当的速度。但在此之前,它也可以发挥作用。该报告重申了欧洲核子研究组织对改进现有硬件以制造高亮度LHC的承诺。这将增加诸如碰撞的粒子束中的质子数以及这些粒子束的密度之类的事情,从而在每次事件中发生更多的碰撞。

结果将是更多的高能碰撞更加频繁地发生,这增加了我们观察希格斯玻色子与其他粒子(包括其他希格斯玻色子)之间相互作用的机会。这将帮助我们探索目前尚不明确的希格斯的某些属性。支持高光度LHC的升级有望在本十年末完成。

因此,虽然容纳大型强子对撞机的27公里隧道最初是用电子和正电子研究玻色子的,但欧洲核子研究组织用质子对撞机代替了硬件,从而发现了希格斯:大型强子对撞机。

但是,即使像大型强子对撞机现在占据的27公里这样的隧道,也限制了我们的工作能力。为了沿着弯曲路径拉动粒子,我们需要随着粒子能量变高而强度增加的磁体。鉴于我们处于当前磁体技术的极限,这意味着我们需要一个更大的隧道(意味着更多的渐变曲线)才能获得更高的能量。而欧洲物理学界已经决定它希望建立一


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