欧洲大型强子对撞机计划延长运行期一年
时间:2017-12-08

  科学网 - 欧洲大型强子对撞机计划延长一年的运营期

  科学家准备让世界上最大的粒子加速器LHC再增加一次,直到2012年底才能结束。他们相信,在这段时间内,LHC将继续努力寻找希格斯粒子(或希格斯玻色子),也就是说,神粒子是传说中赋予其他粒子的质量。

  根据原计划,位于瑞士日内瓦底部27公里范围内的大型强子对撞机将在2011年完成工作,然后进入长达一年的休息时间,各种设备的重大升级。如果新计划通过并实施,LHC将持续三年以上。据英国“自然”杂志网站12月10日报道,目前围绕延迟计划进行的一系列准备工作正处于完善阶段,欧洲核中心管理委员会很可能在明年1月份进行投票。

  科学家们认为,LHC发现希格斯玻色子即将来临,这一重大发现可能即将到来。经营加速器维修和升级计划的迈尔斯(Steve Myers)表示,可能会在此停止。

  探索希格斯玻色子旅程的乐观

  LHC的重要任务之一就是找到希格斯玻色子,科学家们一直在想,为什么有些质子比质子更重,而另一些则比其他质子更轻,在20世纪60年代,英国物理学家彼得·希格斯(David Higgs)大胆地预言了希格斯场和希格斯玻色子这种理论上假设的希格斯玻色子是物质质量的来源,也是形成电子和夸克等质量的基础,这种机制被看作是粒子物理学标准模型的必要扩展。

  起初有人怀疑LHC可以找到当前运行能量的Higgs玻色子。自2008年发生重大氦泄漏事件以来,已经修复并重新启用的大型强子对撞机(LHC)一直以其一半的设计能量工作。欧洲核子中心的工作人员原计划从2012年起停止LHC 15个月,并从2012年开始收集数据,以使飞机达到满负荷的最大能源状态(14万亿立方英尺)。

  但现在越来越多的科学家已经达成共识,即使没有升级,大型强子对撞机也为标准希格斯粒子提供了大部分可能的空间。在欧洲核中心研究和计算的塞尔吉奥·贝托鲁奇(Sergio Bertolucci)说,大多数物理学家的理想猜测是希格斯粒子的质量在114到600 KyV(1吉尔吉斯斯坦)EV = 10亿eV)。质量将决定希格斯粒子如何衰减,这也决定了它是否容易被检测到。

  贝托鲁奇说,较重的希格斯粒子可能更容易被发现。这是因为较重的希格斯粒子很可能衰变成两个稀有的重粒子,即所谓的W和Z玻色子。在由LHC碰撞实验产生的粒子中,W-玻色子对或Z-玻色子对比其他粒子更可能突出。如果希格斯粒子的质量较差,剩余的签名将适合背景,使勘探更加困难,物理学家也需要将数月的碰撞数据汇集在一起​​,并过滤掉有用的信息。

  尽管面临挑战,但Bertolucci乐观地认为大部分LHC监测区域已经能够覆盖Higgs颗粒的渗透。 2008年事故发生后,机器表现异常出色,他认为对撞机有能力在2011-2012年运行期间提交大部分所需数据。此外,他表示,大型强子对撞机管理人员认为,他们能够将粒子能量从目前的7万亿电子伏特提升到8万亿电子伏特。

  扩展计划由有关科学家支持

  LHC操作的一年延期得到了负责检测Higgs粒子的项目的物理学家的支持。

  就我个人而言,我认为我们应该显示卡片。 ATLAS物理学家David Francis(Toroidal Instruments,两个大型探测器之一,主要设计用于捕捉难以捉摸的上帝粒子)工作组。

  实验进行得很顺利,加速器也表现良好。加州大学圣巴巴拉分校的物理学家Jorge Candela和CMS的合作发言人(紧凑的苗子盘旋和另一个探索希格斯粒子的探测器)补充说,我们真的应该更加努力地推动项目,直到我们能够得到有意义的数据来进行大量的物理学。

  Bertolucci说,扩大LHC的运作也是一个政治决定,在美国费米实验室的世界第二大加速器Tevatron加速器已经在那里一段时间,在这场比赛中有可能击败LHC如果Tevatron加速器继续前进的话,希格斯粒子还将继续向前发展。此外,欧洲高能物理计划和新一代线性对撞机的全球计划在未来几年将面临重大决策,而且LHC实验的影响在这些方案是非凡的。

  然而,推迟LHC一年也带来了很多问题。迈尔斯表示,对撞机上的超导磁体的精确对准可能是有问题的,需要额外的维护和增加计算能力来处理检测器正在试验的大量数据。

  尽管管理层并不否认他们所面临的困难,但贝托鲁奇表示,参与实验的3000名科学家希望延长LHC的操作也非常强大。

  这一决定将在明年1月底在法国举行的一次会议上讨论,并将很快得到解决。

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