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图文解析揭密大型强子对撞机

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最後回覆由孙治国於2017-5-4提供

       媒体近日报道,欧洲核子研究中心(CERN)计划建造更为强大的强子对撞机,其目标是设计出比发现希格斯玻色子的对撞机强七倍的机器!!!这会是世界最高大上的科研项目吗?( ⊙ o ⊙ )(本贴部分图文参考网络相关信息)这里,我们整理出部分相关图文,管窥目前服役中的大型强子对撞机,以及其中所用到的ADI产品和技术。

    欧洲核子研究中心建造的大型强子对撞机位于瑞士日内瓦附近一个地下100米深、总长27公里的环形隧道内,是人类迄今开发出的最先进、最昂贵的科学仪器之一。在LHC内部,两束被称为“强子”的亚原子粒子束——实质上是质子或铅离子,在回旋加速器内以相反方向运行,每运行一圈就会获得更多的能量。通过研究这些粒子的碰撞,物理学家对宇宙及构成宇宙的粒子的内在运行规律有了前所未有的认识。

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      LHC的专用探测器用于分析碰撞后的粒子,其核心部分是ADI公司的10万多个数据转换器扮演着重要的角色,通过研究亚原子粒子碰撞所产生的碎片来帮助科学家揭示宇宙的组成及其运行情况。这些转换器将粒子碰撞放射出的能量转换成数字数据流。由于ADI公司的AD9042高速、低功耗、12位单芯片模数转换器(ADC)具有出色的可靠性和性能,因此CERN选用该产品以确保在精心策划、高资源投入的LHC实验中能够持续获得超精确的数据流。 (AD9042产品详情见:http://www.analog.com/zh/analog-to-digital-converters/ad-converters/ad9042/products/product.html)

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      AD9042 ADC 在20 MHz的带宽范围内保持80 dB的无杂散动态范围(SFDR),可支持所需的动态范围以测量由64,000个钨酸铅晶体构成的阵列所获取的能量。这些闪烁晶体用来吸收穿过LHC电磁量能器的以电子、正电子和光子等形式形成的粒子。钨酸铅晶体拥有玻璃的光透度但却有着更高的密度,而且能作为闪烁计数器,当被一颗入射的粒子击中之后会发出闪光。

    
2012年,经过对大型强子对撞机(LHC)不断试验收集到数据进行分析之后科学家们宣称,发现与希格斯玻色子相符合的一种新粒子,这是一种亚原子粒子也就是人们俗称的上帝粒子。经过多年的设计和建设,大型强子对撞机在2008年首次开始在长达27公里(17英里)的地下隧道发射质子。四年后,大型强子对撞机在希格斯玻色子的发现当中所扮演的角色为粒子物理学的标准模型弥补了一个最终的缺失部分,这一部分可以解释另外的无质量亚原子微粒如何获得质量。

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      我们能够看到8条环形磁铁围绕着稍后将被移入到探测器中央的热量计。这个热量计将测量质子在探测器中心碰撞后所产生的粒子能量。

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20111月,将热量计移动到ATLAS洞穴的A区一侧

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历史性时刻:2008616日关闭大型强子对撞机(LHC)的光波管环。

 

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       2007216日。ATLAS实验使用的一个端盖热量计将使用一段铁轨来进行移动。这种热量计将用来测量两个质子碰撞时轴线附近所产生的微粒能量。它要在一个低温恒温器内保持低温,以使探测器能够以最大效率工作。

 

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       2007119日拍摄的无尘室中紧凑渺子线圈(CMS)追踪器外筒的景象。CMS是具备多种用途的检测器,是大型强子对撞机(LHC)的一部分,而且能够用于14万亿伏特下粒子碰撞的许多方面研究。

 

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       负责ATLAS合作的技术人员米歇尔-马休正在为ATLAS电磁热量计的首个端盖进行接线,它将被插入到低温恒温器中。数百万根导线连接到电磁热量计的端盖上,这个端盖必须小心的从探测器中取出来进行数据读取。探测器上的每一元件都要连接到其中的一条导线上,这样就能够创造端盖完整的数字示意图。

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         20051111日,研究人员正在对ATLAS试验仪器的半导体追踪管进行精密加工。这些精密部件的所有工作都必须在一间无尘室中进行,这样空气中的杂质比如说灰尘就不会污染探测器。这个半导体追踪装置将被安装在ATLAS试验仪器的靠近中心区域的管中来探测质子间碰撞所产生的粒子路径。


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      2006222日,ATLAS试验内部探测器组装的一个重要里程碑。半导体追踪器(SCT)以及跃迁辐射跟踪器(TRT)ATLAS内部探测器三大主要部件中的两个部件。它们将共同帮助探测大型强子对撞机开启时所产生粒子的碰撞轨迹。

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      这张照片上可以看到紧凑渺子线圈 (CMS)内部跟踪器筒体的上半部分由三层硅模块组成,这些硅模块将被安装在CMS实验的中心区域。硅元素被安装在14万亿兆电子伏特质子间碰撞的交汇点,它们必须能够在强辐射及强磁场中幸存下来而不出现损坏。

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       201245日,日内瓦附近欧洲核子物理研究所大型强子碰撞机(LHC)控制室中的开关。在这一天,当两个4万亿电子伏特的质子在对撞机的四个交汇点发生碰撞时,大型强子对撞机的替换班组成员声称产生稳定的光束8万亿电子伏特的能量碰撞创下了新的世界记录,而且增加了这台机器发现潜在粒子的能力。

結果