GMIC 在线 Pro 于北京时间 9 月24-25日正式召开，在25日下战书伦敦站的演讲中，来自剑桥大学、欧洲核子研究中间的粒子物理学家Harry Cliff为我们揭开了天下最紧张的粒子物理学试验室的神奇面纱。

※全文1153字 | 2分钟阅读

※翻译＆整顿 | 邱施运

※编辑 | 朱珍

Harry Cliff

剑桥大学、欧洲核子研究中间粒子物理学家

前文提要

（这里：环球瞩目标粒子对撞机，本来是在掷骰子？）

欧洲核子研究中间，简称CERN，位于瑞士日内瓦，是天下最紧张的粒子物理学试验室。

众所周知，CERN的一大研究偏向在于探寻新的粒子（或发觉关于粒子的新征象）。而查找新粒子的方法，重要是通过大型强子对撞机（Large Hadron Collider；LHC）举行试验。

黄线标示的，是备受天下瞩目标LHC，深埋地下100米，全长27公里，全程穿越瑞法界限四次

LHC有个昵称：原子破坏者。这无形中给了人们一种印象，LHC是通过把粒子砸碎来检察它们的身分。但实在这并非LHC真正的意义，LHC真正做的，是用能量制造粒子。

它大抵的道理，是把两个粒子加快到靠近光速，高速意味着高能（动能）。当这些高能粒子碰撞在一路，它们携带的能量会转化成质量（闻名的爱因斯坦方程：E=mc^2 ）。能量越大，有时机孕育发生的粒子就越重越多，发觉差别物质的几率也越高，好比暗物质。

有味的是，在LHC长达27公里的管道里，真正卖力加快的，仅是当中约30米的一小段，我们称作加快腔；别的部门只是作为跑道，让粒子一次次绕回原地履历加快，直到它到达它最大的速率，约99.999991%光速。

这个加快腔就像是一个金属盒，盒子内部设置着快速来回振荡的200万伏特电场。当粒子靠近加快腔，电场对它孕育发生吸引力；当粒子脱离加快腔，电场再反转，把它排挤出去。云云一拉一推，对粒子举行加快。

蓝色与赤色代表着来回反转的电场

简洁，却不简洁的跑道

LHC别的的管道，固然只充任了粒子的跑道，但现实上要让高速的粒子拐弯并顺着环进步，必要极其壮大的力。你可以想象本身在跑道上开快车，在拐弯处，假如没有充足的轮胎摩擦力，车子将偏离本来的跑道。

这个题目的办理方法，是借助超强的磁铁。LHC全程利用了凌驾1200个偶极磁铁，每个磁铁重20-35吨、长15米。之以是是如许的尺寸，现实上是受到了欧洲执法对路上运输车辆的长度限定，凌驾了限定，就算造了也运输不了。

除了偶极磁铁，LHC每隔一段间隔也安置了四级磁铁，卖力将数千亿个粒子聚焦、维持为会合的束流，由于粒子束越会合，对撞的强度越高。

不外让粒子拐弯所需的磁场强达8.3特斯拉，如许的磁铁一定透过超导体的线圈实现——超导体是一种没有电阻的质料，如许就可以孕育发生庞大的电流，进而天生充足壮大的磁场。

但这又涉及到另一个严重的磨练——这些超导线圈一定在极低温（约-271°C以下）事情。以是，这意味着我们一定对LHC团体举行冷却，从室温到-271°C，温差凌驾290°C。以是将液态氦泵送到团体LHC的内部，将其冷却到事情温度。

但随着冷却，又会引起一系列的题目，好比冷缩效应。长达27公里的LHC，团体紧缩可达30米，这对机器结构来说黑白常大的长度。以是，这也要求了LHC团体的设计机动，能实如今冷却中弹性伸缩而不至于倾圯或紧缩纷歧致。

这无疑是一项困难的工程。

别的，管道也一定确保比星际真空更空的真空，由于假如不是充足“空”，一方面会影响管内分子和高速粒子相撞的速率和强度，另一方面也会消耗LHC的性能。

这一环扣一环的困难，任何一环都是高山。终极LHC能翻越这一座座崇山峻岭并找到希格斯玻色子，便是科学界的一个传奇。

将来，LHC也必将在科研上展示更壮大的能量。