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| 大型强子对撞机开始启动 |
| www.casted.org.cn 日期：2008-09-11 点击数：8655 |
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大型强子对撞机开始启动
日内瓦时间2008年9月10日10点28分，欧洲核子中心的大型强子对撞机（LHC）正式运行，世界上能量最大的、长达27千米的粒子加速器成功地发射出第一束质子射线。这一历史时刻标志着，经过20多年的精心准备后，科学发现正式进入一个新的纪元。
LHC项目负责人埃万斯（Lyn Evans）说，“这是一个奇妙的时刻，现在，我们正期待着一个认识宇宙的起源和演变的新纪元。”
一个典型的大科学工程：目标宏伟
LHC致力于研究质量的本质。希伯斯玻色子是现代粒子物理学标准模型理论中最后一种尚未被发现的粒子，它的存在是整个标准模型的基石。早在1964年，苏格兰物理学家彼得·希格斯(Peter Higgs)便首次预言存在这种粒子，但迄今为止，科学家仍未见过它的庐山真面目。
LHC致力于寻找暗物质和暗能量。我们在宇宙中看到的一切是由普通粒子构成的。这些粒子被统称为物质，它们构成了4%的宇宙。余下的部分据信由暗物质和暗能量构成，对它们进行探测和研究的难度非常大。
LHC致力于研究物质和反物质的差异。反物质是携带相反电荷德物质。在宇宙诞生时，“大爆炸”产生了相同数量的物质和反物质。通过演变，少量物质留存下来形成宇宙，而反物质却几乎消失得无影无踪。
LHC致力于寻找物质在宇宙诞生后的最初状态。宇宙中的普通物质由原子构成，原子拥有一个由质子和中子构成的核子，质子和中子都是被称之为“胶子”的其它粒子束缚夸克形成的。在“大爆炸”发生后的最初几微秒，宇宙拥有一个由夸克和胶子构成的“夸克-胶子等离子体”。利用大型强子对撞机模拟大爆炸发生后的原始宇宙形态，分析夸克-胶子等离子体的性质。
LHC致力于寻找空间的额外维度。根据爱因斯坦广义相对论，人类生存的三维空间加上时间轴即构成所谓四维空间。后来的理论认为，可能存在拥有隐藏维度的空间。弦理论认为额外的空间维度只能高能条件下显现出来。科学家将对所有探测器获得的数据进行仔细分析，以寻找额外维度存在迹象。
一个典型的大科学工程：设备庞大
在LHC之前，正在运行的最高能量的加速器是美国费米国家实验室的正负质子对撞机，质子或反质子的能量达到980GeV（1G=10^^9，即十亿）。而LHC质子束流中的质子能量将达到7TeV（7万亿），是费米实验室的7倍，速度达到光速的99.9999991%，束流强度（可以理解为单位时间内通过的粒子密度）是费米实验室的40倍。当LHC以最高能量状态满负荷运行时，每个束流所携带的能量都相当于一辆时速1600公里的小汽车所具有的动能，环形轨道内总能量足以溶化50吨的铜。即使不谈它的27公里的环形隧道，这个史无前例的能量也足以称之为“大型”了。
大型强子对撞机（LHC）位于日内瓦郊区跨越瑞士和法国国境的一条直径8.66公里，周长27公里的环形隧道中，这条隧道原是1989年为大型正负电子对撞机（LEP）建造的，随着LHC的上马，LEP随之停止运行。隧道建设在地下的岩层中，深度为50米-175米。
一个典型的大科学工程：机构庞大
CERN是“欧洲核物理研究组织”（European Organization for Nuclear Research）的简写，习惯上称为“欧洲核子中心”。
CERN位于日内瓦附近，跨越法国和瑞士边界，位于法国侏罗山脉（Jura，地质上的侏罗纪即得名于此）与瑞士日内瓦湖之间。CERN致力于组织欧洲乃至全世界最优秀的核物理、粒子物理学家探索最前沿的基本粒子问题。有来自80个国家的7000名科学家（曾）在这里工作。
CERN的建立，起始于二战后科学家致力于国际联合进行核子物理研究的建议。CERN于1952年正式成立，并选定日内瓦作为实验室所在地。1999年随着保加利亚的加入，成员国已经达到20个。先后兴建了600MeV，28GeV,500GeV等高能加速器，在核物理和粒子物理方面取得相当的成就。
一个典型的大科学工程：多国参与
粒子物理的研究代表了科学研究全球化的趋势，已经形成一套成熟的国际合作机制。粒子物理代表了人类所追求科学理解世界的最尖端的基础研究，这种研究在可预见的时期内不会产生商业上的利益，与此同时，研究能量范围越来越高，实验设备的规模越来越大，建造和维护实验设备所需要的技术、资金、人力、物力，远非某一个国家所能够承受，即使经济实力最为强大的美国也无法独自承受。因此各国科学家必须、也只能联合起来进行。
20世纪90年代，美国科学家曾雄心勃勃策划建造“超级超导对撞机”，初期投资预计40亿美元，粒子反应通道直径达3米，长度20多公里，实现质子对撞能量达40T电子伏特（1T=10^^12）。倡导者认为一旦建成可与1969年人类登月壮举相媲美。但随着建设进展，预算不断攀升，预计高达93亿美元，使得美国国会怀疑投资的价值，虽然科学家一直在为之奔走，但这项工程还是在投资20多亿美元之后黯然下马。
LHC由30多个国家的科学家共同建造和维护的，包括欧洲20个CERN成员国，美国、日本、俄罗斯等6个观察国，以及加拿大、中国等参与国。参与LHC计划的科学家有上万名，来自全球500多所科研机构和工业公司。CERN成员国投入60亿瑞士克朗，另外有10%投资来自其他国家。
一个典型的大科学工程：海量数据
LHC包括4个大型探测器对这些碰撞进行观测，它们分别被称为ALICE、ATLAS、CMS和LHCb。
每秒6亿次的碰撞将会产生海量数据。每次碰撞产生大约1MB，两秒钟就会达到10亿MB，如果用最新高密度CD来记录，每年所需的CD叠在一起将长达20公里。这样的数据处理起来是相当棘手的。LHC探测器系统拥有多级触发装置，每级触发会根据一些独立要素跳出其中最有价值的事例，供下一级进行挑选。高级触发系统每秒钟筛选出100个事件，上传给LHC计算网格（LHC Computing Grid）的集线中心。网格系统能够综合利用网络上的计算处理能力。LHC的用户只需要登录网络就可以利用网格处理能力进行数据分析。
LHC的计算网格分为好几层。第零层就设在CERN，由不断增加的最新最强的计算机组成网络。第零层将数据分配给12个第一层计算中心，其中一个设在CERN，其余的设在美国、加拿大、欧洲、亚洲等地的研究中心。
一个典型的大科学工程：质疑不断
自LHC建立之初，来自科学共同体的反对的声音就一直没有平息过。
有学者创建了粒子模型试图证明：LHC运转的结果只能为空。LHC不会找到希格斯粒子，顶多只能停留在上一代超质子同步加速器的水平；夸克与轻子能且只能分为三代，LHC不会对此有所突破，对标准模型的完善亦毫无意义；也许束流对撞的结果会产生不同的物质，但如果说这就与宇宙的形成有关，未免过于虚幻，想从中知道物质的起源更显得荒谬。
德国图宾根卡斯大学的化学家奥托·勒斯勒尔教授是该项目最坚决的反对者之一。据他估计，对撞机在试验中相当有可能产生微型黑洞，它将以指数倍的速度膨胀，并由内向外地吞噬地球，最坏的情况下，地球将在4年内消失。
英国天体物理学家霍金也用100美元的赌金打赌说，LHC无法找到希格斯粒子。
一个典型的大科学工程：社会干预
2008年3月21日，西班牙人Luis Sancho和美国夏威夷的Walter Wanger向夏威夷地方法院提交了一份诉讼，要求CERN、美国能源部、美国科学基金会和费米实验室（也就是美国的主要资金提供方）在未能证明LHC不会对地球安全产生威胁之前不得启动LHC。
控诉方认为，LHC将会模拟大爆炸之后十亿分之一秒时的物理条件，这个能量条件下将会产生“杀手奇异子”、“迷你黑洞”等会吞并整个地球的粒子，或者会触发“额外维”引发空间畸变，影响地球安全。诉状引经据典，言之凿凿，仿佛LHC一旦启动，地球末日即将到来。
LHC正式启动之前，科学家们不断收到死亡威胁的电话和电子邮件。英国曼彻斯特大学的布赖恩·柯克斯表示，美国诺贝尔奖获得者、麻 省理工学院(MIT)的物理学家弗兰克·威尔泽克甚至已经收到了死亡威胁警告。LHC公关部部长詹姆士·吉利斯表示他接到了声泪俱下的请求电话，恳求他让此耗资45亿英镑的机器能停止作业。
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