制造一个宇宙中最冷的地方,

 

 

 

 

    据英国广播公司报道,在法国和瑞士边界下面的隧道修建的大型强子对撞机(LHC)正在制造一个宇宙中最冷的地方,它将进入把温度降低到1.9绝对温标(零 下271摄氏度,或零下456华氏度),目前已经进入实现这一目标的最后阶段.这个目前世界上最大的对撞机拥有数千个磁体,它能利用液态氮维持这种寒冷的 低温环境.这些磁体排列成环形,沿着巨大的隧道延伸27公里.一旦大型强子对撞机开始运行,两条粒子束流(通常由高能量加速的质子组成)将向下发射到那些 穿过磁体的管子里.然后这些光束将以光速围绕主环向相反方向运行.
    在隧道上的限定点,这些光束将相互交叉,通过激变的能量彼此相互撞击.科学家希望在这些碰撞产生的碎片中发现新粒子,以便进一步了解宇宙的自然状态和它是如何产生的.大型强子对撞机是有史以来制造的最强大的物理实验仪器,它将重新产生宇宙大爆炸后的自然环境.到目前为止,大型强子对撞机的8个部分中已经有6个的温度达到4.5到1.9绝对温标之间的温度,不过在最后几个月的某个阶段,这个对撞机的所有部分的温度都将降低到1.9绝对温标以下.与之相比,遥远外空的温度大约是2.7绝对温标(零下270摄氏度或零下454华氏度).
    洛博托·萨伯恩领导了大型强子对撞机的电子元件试运行工作,他表示,为了在没有太大能量的情况下获得高磁场,这些磁体必须具有“超导性”.一些材料在温度非常低的环境下表现出的这种特性,能确保在零电阻和功率损耗非常低的情况下输送电流.氦在2.2绝对温标表现出惊人特性,因此成为“超流体”.这种特性让它能迅速传导热量,成为极其有效的制冷剂.萨伯恩解释说,至今还没有规模如此庞大的物理设备能在如此低的温度下运行.但是这个电子仪器是一种预示.
    他说:“对于这个机器的试运转,我们拥有非常系统的方法,这些方法是通过从模型中获得经验,经过非常小心的设计产生的.我们的座右铭是:科学没有捷径.改变现在非常寒冷的一个成分,就像把它从月球上带回地球.它需要大约3到4周时间进行加热.然后用1或2周进行转变.然后又需要3到6周时间再次降温.因此可想而知,我们犯下一个错误,就会白白浪费3个月时间.”目前大型强子对撞机的两个部分没有达到要求的低温,因此实验无法继续进行.这些部分内控制低温系统的电子将被转移到一个区域,该区域能更好地屏蔽粒子,防止它们在碰撞期间从这台机器中射出.
    这个环中的一个部分将像大型强子对撞机运行和输送光束一样运转.通过这种方法,科研组成员能对软件和硬件进行调试,并获得周期运行操作的经验.大型强子对撞机的磁体还必须经历电试验.该机器的每个部分大约包含200个电路.每个电路可能由154个磁体或1个磁体构成.研究人员将对它们进行测试,以确定它们处理非常高的电流(高达1.2万安培)的能力.萨伯恩说:“我们给每个电路供能,确保它能在计划的电流范围内正常运行.但是首先我们必须检查它周围的保护系统(用来发现可能会出现的熄灭现象)是否能按照预计结果运行.”一些部分的磁体开始加热时会发生熄灭现象,以便阻止电流通过.工程师已经制成了一个恢复系统,它能在这些现象对磁场产生影响,改变环状物周围的粒子方向,并切断循环光束前发现这些熄灭现象.
    这台机器的制冷器将再用2周时间才能完成,目前没发现严重问题.对这台机器进行电流测试另外需要两周时间.在大型强子对撞机第一次“接通”前,质子光束将通过一个被称作喷射器的粒子加速器达到高能状态.一旦这台机器的温度降低,操作员将把光束发射到主环内,迫使它们通过每一个独立部分,直到断开电路.研究人员利用一个定时系统(或称同步系统),确保每个部分都能像一个独立机器一样运行.大型强子对撞机接通后,它能在5万亿电子伏特的高能下运行.冬季它将被关闭,以便这些磁体能被“训练的”可以在7万亿电子伏特的高能下处理光束.

引自：中文业界资讯站