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量子计算群雄逐鹿,欧洲打造100%欧罗巴血统的量子生态体系

发布时间:2024-02-04 19:48:53

  1. 欧洲量子对撞机实验概况
  2. 量子对撞机是用来做什么的,现今都位于哪个国家?
  3. 世界有几台粒子对撞机

一、欧洲量子对撞机实验概况

当地时间10日上午9时30分左右(北京时间10日下午15时30分左右),随着一束质子束流注入对撞机,实验正式启动。负责实验的欧洲核子研究中心发言人凯特帕诺说:“质子束流粗细如同一根头发。”

这台对撞机是世界最大的粒子加速器,建于瑞士和法国边境地区地下100米深处的环形隧道中。

5秒钟后,实验项目位于日内瓦的控制室内电脑收到信号,显示实验进展顺利。

开足马力的对撞机能够确保数万亿粒子以高速流过将近27公里长的地下隧道,最高速度将近每秒钟30万公里,相当于光速的99.99%。以如此高速,质子束流每秒可在隧道内狂飙11245圈,单束能量达到7万亿电子伏特。

白点闪烁环绕一周

不过,10日实验注入对撞机的质子流运动速度相对较慢,每隔几公里为一段,在隧道中移动。这是为了检测所有设备是否运行正常,包括安装在隧道壁上为数不少的粒子探测器。实验启动近一个小时后,两个白点在控制室的电脑屏幕上闪烁,显示质子束流已经沿隧道环绕一周。在场科学家欢呼鼓掌,庆祝第一束质子束流成功完成顺时针方向“首航”。这以后,科学家将多次重复粒子加速测试,不断

提高束流速度,尝试从顺时针和逆时针两个方向反复实验。

“真正的好结果是,另一束流从另一个方向过来,”欧洲核子研究中心首席发言人吉利斯说:“只有当两个方向各有一支束流过来,你才知道确实没有阻碍,是开始工作的时候了。”

二、量子对撞机是用来做什么的,现今都位于哪个国家?

随着我们对宇宙最深层次的探索,我们的粒子物理实验变得越来越复杂。为了揭示最微小的亚原子粒子的秘密,物理学家必须使对撞机和探测器尽可能冷,尽可能地排除空气的影响,并使实验仪器尽可能保持静止,以获得可靠的结果。所以物理学家提出了在月球上建造量子对撞机从而进行粒子物理实验的想法。

一份提案认为,月球实际上是一个相当不错的高能物理研究场所。首先,月球上的天气十分严寒,并且在月球上没有大气和水,因此没有任何物体可以把太阳光的热量从一个地方传送到另一个地方。月球上的夜晚,太阳在地平线以下,温度可以下降到零下零下73摄氏度,而在地球上需要使用低温装置才能保持这一温度。在白天,月球上的天气会变得更热一些,达到38摄氏度。但是,正如从月球陨石坑的阴影中积聚的冰块所展现的那样,让周围环境降温的所有方法只需要制造一片阴影。这是因为,没有空气和水,月球上没有阳光直射的地区会变得非常寒冷。

而研究粒子的物理学家正需要低温。在加速器中,低温确保了超导磁体(用来将加速器内的粒子抛到接近光速的速度)不会自行熔化。第二,探测器温度越高,在试图从亚原子粒子中挑出微小信号时,你要处理的噪音就越多。(更多的热量等于更多的分子振动,这等于更多的噪音。)

除了寒冷的气温外,月球没有大气层也是一大利好。在地球上的实验环境中,物理学家们必须把加速器和探测器里的空气全部抽出来,从而确保接近光速的粒子在工作之前避免受到空气中其他物质的干扰和影响。而月球的真空度是物理学家在实验中制造的真空度的10倍,这个环境是天然的,不需要花费力气去处理。最后,由于潮汐锁定,这意味着我们的卫星绕其轴旋转(其旋转周期)的时间与绕地球公转的时间相同,这意味着月球始终保持相同的面朝地球。所以来自月球的粒子束可以轻松利用长距离的优势指向地球上的探测实验室,而不必非常努力地调整装置。

最高温度是由大型强子对撞机创下的纪录,是由氢原子核和铅原子核在高速碰撞的状态下制造出了10万亿度的超高温度。

地球表面存在液态水,有着合适的温度,热源来自于太阳。太阳距离如此遥远还能加热地球,是因为太阳本身的原因。其表面均温是5500摄氏度,热量来源的核心区域,达到了1600万摄氏度。

三、世界有几台粒子对撞机

在当代物理研究领域中,粒子对撞机是必不可少的设备。那么世界上究竟有几台粒子对撞机呢?

目前,世界上共有四台主要的粒子对撞机,分别是:欧洲核子中心的大型强子对撞机(lhc)、美国费米国家加速器实验室的德州大型强子对撞机(tevatron)、瑞士的欧洲粒子物理研究中心的超导强子对撞机(sps)和美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(rhic)。

大型强子对撞机(lhc)

lhc是目前世界上最大、最高能的粒子对撞机,位于瑞士和法国边界处欧洲核子中心,其环形轨道周长达27公里。lhc使用极强的磁场来加速质子和离子以极高的能量进行碰撞,从而让科学家研究宇宙大爆炸后宇宙的演化。

德州大型强子对撞机(tevatron)

tevatron是美国费米国家加速器实验室的强子对撞机,于1983年开始运行,最高能量为1.96tev。tevatron主要进行质子和反质子对撞实验,研究标准模型中的粒子和相互作用。

超导强子对撞机(sps)

sps是欧洲粒子物理研究中心的强子对撞机,于1976年开始运行,最高能量为450gev。sps的主要任务是加速重离子,探索原子核的结构和性质。

相对论重离子对撞机(rhic)

rhic是美国布鲁克海文国家实验室的重离子对撞机,于2000年开始运行,最高能量为200gev。rhic主要进行重离子对撞实验,研究强子物质的性质和相互关系,以及宇宙形成的过程。

总的来说,四台粒子对撞机各有不同的特点和任务。通过这些设备,科学家们能够更深入地研究物质的本质和宇宙的演化,为人类认识和探索自然世界做出了贡献。