2010-08-04

CERN 計畫 ILC 直線電子擊碎器

Plans for an international linear electron smasher - the ILC
http://www.physorg.com/news199345234.html

By Lin Edwards, July 26, 2010

(PhysOrg.com) -- 在歐洲粒子物理實驗室 CERN 的物理學家正計畫興建一座長 31 公里的直線對撞器(straight collider)藉此「補完(complement)」Large Hadron Collider(LHC),並助其解釋宇宙之謎。

CERN 長 27 公里的環型原子擊碎器(atom smasher),亦即 LHC,到今年三月才開始能完全運作,不過科學家已計畫在 2012 年開始建造新的、造價 67 億美元的國際直線對撞器(International Linear Collider,ILC)了,藉此電子與正電子(positrons,陽電子)對轟。目前世上唯一的一座直線電子對撞器是 1962 年於加州建造的、3.2 公里長的史丹佛直線加速器(Stanford Linear Accelerator)。

隧道將使用超導電磁鐵使電子以及它們的反物質對應物,正電子,朝彼此前進方向加速至近乎光速。建造時間預計要花七年。ILC 計畫的歐洲主管 Brian Foster 教授表示,直線對撞器能使物理學家更仔細地探索 LHC 的發現。

ILC 預期 LHC 一同運作,那讓質子對轟。Foster 將質子粉碎描述成「變髒(dirty)」,並表示那很像以 45 mph 的速度使兩粒柳橙撞在一起,並企盼裡面的籽能夠迎頭對撞。在質子中,這些「柳橙籽」是構成質子的夸克,而且來自每次對撞的質子,通常只有一次能直接撞擊。 Foster 表示,LHC 在找東西上很棒,但那只能讓物理學家了解每次對撞所牽涉的最大能量總量,而夸克間能量如何分布,卻無法告訴他們太多。

在高能邊疆上,ILV 將給予他們更精確的資訊,因為它能使電子對轟,而電子比原子小約 2,000 倍,且大家認為它並沒有包含其他次原子粒子。當二電子相撞時,所釋出的能量已精確明白。電子之所以無法有效地在 LHC 中對撞,是因為隧道為環型,當電子因磁場而彎曲時,它們會像其他粒子那樣發出 X 光。電子太小了,故唧入電子的絕大部份能量僅能取代以 X 光形態喪失掉的那些。

一些 ILC 與 LHC 試圖回答的問題包括:它們的直徑有多少、我們為何發現這麼多次原子粒子、大霹靂(Big Bang)理論所預測的反物質發生了什麼事以及所謂的上帝粒子,希格斯(Higgs)粒子看起來像什麼?宇宙如何運作的最重要理論預測了希格斯粒子的存在,那賦予物質質量。若能找到它,將能替量子理論與廣義相對論的統一鋪路。

ILC 的所在地仍未定案,但應該會靠近 CERN 日內瓦總部附近,因為絕大多數想要使用它的物理學家都在那裡。來自 300 間大學、實驗室,約 700 名的科學家在推動這項計畫。確切的長度仍未定案,而且在 LHC 確認出令人最感興趣的能量範圍之前,都不會做出決定。目前,此能量等級預計會是 0.5 TeV。

本週在巴黎召開的 International Conference on High-Energy Physics (ICHEP) 有個會議議程專門在討論 ILC 與其他次世代對撞機。

更多關於 ILC 的資訊: http://www.linearcollider.org/

※ 相關報導:

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fsj 提到...

歐洲強子對撞機「開撞」 製造迷你版宇宙大爆炸

新華網 2010年11月09日

新華網日內瓦11月8日電(記者王昭)歐洲核子研究中心8日宣佈,歐洲大型強子對撞機已進入鉛離子對撞實驗階段。有關專家稱,這一實驗旨在製造一個迷你版的「宇宙大爆炸」,獲得的數據將用來解釋137億年前宇宙誕生之初的物質形成過程。

歐洲大型強子對撞機是目前世界上最大、能量最強的粒子加速器。歐洲核子研究中心說,鉛離子4日開始注入對撞機,7日零時30分探測到首次鉛離子束流的對撞,8日11時20分獲得鉛離子對撞實驗所需穩定條件,實驗正式開始。這一實驗將持續4周。

有關專家稱,鉛離子對撞實驗是一個全新研究領域,其主要目標之一是製造一個迷你版的「宇宙大爆炸」,以產生「夸克-膠子等離子體」,這種物質存在於宇宙誕生之初。人工製造並研究「夸克-膠子等離子體」,有助於研究宇宙形成之初的狀態以及物質變化過程。

本次實驗產生的溫度預計將超過10萬億攝氏度,歐洲核子研究中心主任羅爾夫·霍伊爾說,之所以產生如此大的能量,是因為鉛離子含有28個質子,因此鉛離子兩束束流加速後,單束最高能量遠高於質子束流能量,達到287萬億電子伏特。本次實驗將是高能物理界的一次重大實驗。

歐洲大型強子對撞機位於日內瓦附近、瑞士和法國交界地區地下100米深處的環形隧道內,隧道總長約27公里。科學家希望通過在對撞機內實現極高能量的粒子對撞,模擬出與宇宙大爆炸之後最初狀態類似的環境,從而對宇宙起源和各種基本粒子特性展開深入研究。

fsj 提到...

上帝粒子之謎 1年後揭曉

【台灣醒報╱記者莊瑞萌╱台北報導】2011.07.26

根據負責大強子對撞機(Large Hadron Collider )的科學家在周一召開記者會表示,科學家尋找所謂的上帝粒子「希格斯玻色子」(Higgs Boson)的結果,最快還要再等一年,才能證實它是否存在。

稍早有傳言,科學家已將近找到希格斯玻色子存在證據,不過,周一歐洲核子研究組織(CERN)祕書長霍耶爾召開記者會表示,「我們一直在廣泛討論希格斯玻色子,我想明年就可以有重大的發現,我認為在明年底前,一定可以對外說明它究竟是否存在。」

根據《法新社》報導,美國費米國家加速器實驗室(Fermilab)負責相關實驗計畫的發言人索娜藍博也表示,「尋找希格斯玻色子已經進入最令人期待的最後階段。」

另外,參與大強子對撞機科學家吉亞諾提(Fabiola Gianotti)在接受英國《衛報》訪問時表示,「我們現在無法說什麼,不過很清楚地是,過程相當耐人尋味。」

CERN祕書長霍耶爾也表示,「不管最後的結果是有還是沒有,都是歷史性的重大發現,」因此,他也暗示不管結果如何,當初曾有參與的科學家都很容易與未來的諾貝爾獎沾上邊。

科學家是自1964年開始尋找希格斯玻色子的存在,現在繼續透過埋設在法國與瑞士邊界100公尺的地下、總長27公里的大強子對撞機做實驗,預計在1年半以後,對外公布尋找上帝粒子的結果。