CERN(欧洲核子研究中心)大型强子对撞机迎来高亮度LHC大升级

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  • 2018-06-18 16:30

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在大型强子对撞机(LHC)正式进入一个新的阶段。今天,CERN的一个奠基仪式庆祝了高光度LHC(HL-LHC)土木工程的开始:CERN历史上的一个新的里程碑。到2026年,这一重大升级将通过增加大型实验中的碰撞次数,从而大大提高LHC的性能,从而提高发现新物理现象的可能性。

大型强子对撞机在2010年开始碰撞粒子。在27公里的LHC环内,一束质子几乎以光速行进,并在四个相互作用点发生碰撞。这些碰撞产生了新的粒子,这些粒子由相互作用点周围的探测器测量。通过分析这些碰撞,来自世界各地的物理学家正在加深对自然规律的理解。

尽管LHC每秒能够产生高达10亿个质子与质子的碰撞,但HL-LHC将会增加这个数量,物理学家将其称为“光度”,增加5-7倍,允许大约10倍以上数据将在2026年和2036年之间累积。这意味着物理学家将能够调查罕见现象并进行更准确的测量。例如,LHC允许物理学家挖掘希格斯玻色子因此在理解粒子如何获得质量方面取得了重大进展。HL-LHC升级将允许更准确地定义希格斯玻色子的属性,并更精确地测量它如何产生,如何衰减以及它如何与其他粒子相互作用。此外,还将研究标准模型以外的情景,包括超对称(SUSY),关于额外尺寸和夸克子结构的理论(合成)。

“ 高亮度LHC将把LHC的覆盖范围扩大到超出其最初使命,为发现带来新的机遇,更精确地测量Higgs玻色子等粒子的属性,并更深入地探索宇宙的基本组成部分,”他说。欧洲核研究组织总干事法比奥拉吉诺蒂。

HL-LHC项目开始作为一项涉及13个国家29个研究机构的国际努力。该项目于2011年11月开始,两年后被确定为欧洲粒子物理战略的主要优先事项之一,之后该项目于2016年6月获得欧洲核研究组织理事会正式批准。成功建立原型后,将构建许多新的硬件元件并在未来几年安装。总体而言,目前超过1.2公里的机器将需要更换许多新的高科技部件,如磁铁,准直器和射频腔。  

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用于高亮度LHC的四极磁体原型

增加碰撞率的秘诀在于挤压交互点处的粒子束,使得质子与质子碰撞的概率增加。为此,HL-LHC需要约130个新磁体,特别是24个新的超导聚焦四极杆来聚焦光束和四个超导偶极子。与目前LHC中使用的8.3特斯拉偶极子相比,四极子和偶极子都达到约11.5特斯拉的磁场。还将安装16个全新的“螃蟹腔”,以最大限度地提高质子束在碰撞点处的重叠。他们的功能是倾斜束,使他们似乎横向移动 - 就像一只螃蟹。

提高大型强子对撞机整体亮度的另一个关键因素是提高机器的可用性和效率。为此,HL-LHC项目包括搬迁一些设备,使其更易于维护。磁体的功率转换器因此将被移动到单独的画廊中,通过新的创新超导电缆连接,能够承载高达100kA的能量并且几乎为零。

“ 欧洲核子研究中心的历史和高光度的大胆性LHC为我们创造了一个新篇章,为未来打好基础,”CERN加速器和技术总监FrédérickBordry说。“ 它将允许新的研究和新的创新技术,它也是未来加速器和社会新应用的窗口。”

为了实现所有这些改进,瑞士和法国需要在两个主要地点进行重大的土木工程工作。这包括建造新的建筑物,竖井,洞穴和地下画廊。隧道和地下大厅将容纳新的低温设备,电力供应系统和各种电力,冷却和通风设备。

在土木工程工作期间,LHC将继续运行,有两个较长的技术停止时间段,可用于高光度的准备和安装以及每年定期维护活动。在完成这次重大升级之后,预计LHC将从2026年起以高亮度模式生成数据。通过推动加速器和探测器技术的发展,它也将为未来的高能加速器铺平道路。


来源:AIUST.Com作者:编辑:leilei

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