大型强子对撞机(LHC)系列图片
大型强子对撞机 材料物理
研究所和瑞士、法国周围地区的鸟瞰图
演示图
大型强子对撞机是如何工作的？
氢的电子在磁场作用下被剥离 而得到一个质子，被送到直线 加 速 器 加 速 到 50MeV ， 再 通 过 束流传输线注入同步加速器， 质子束引出后，又注入到同步 加 速 ， 并 加 速 到 26GeV 的 能 量 。 这时，质子接近光速c。最后， 从两个位置引出，通过两条束 流 传 输 到 LHC 的 两 个 环 中 ， 注 入，加速和对撞。当加速到 7TeV时，质子束的速度已经达 到0.99999999c。
在研究暗物质的过程中，另一个未知的物理现象也进入人们的 视野，那就是暗能量。暗能量和暗物质的共性是既不发光也不吸收 光。而且暗能量是引力相斥的，并且在宇宙中几乎均匀地分布。
大型强子对撞机，极有可能填写人类对暗物质与暗能量研究空 白的记录。
什么是暗物质？
暗物质(Dark Matter)是一种比电子和光子还要小的物质，不带电荷， 不与电子发生干扰，能够穿越电磁波和引力场，是宇宙的重要组成部分。 暗物质的密度非常小，但数量庞大，因此它的总质量很大，它们代表了宇 宙中26%的物质含量，其中人类可见的只占宇宙总物质量的4%左右。暗 物质无法直接观测得到，但它能干扰星体发出的光波或引力，其存在能被 明显地感受到。
2010年11月17日，欧洲核子研究中心的科学家们通过大型强子对 撞机，已经俘获了少量的反氢原子，这被视为人类研究反物质过程中 的一次重大突破。
宇宙大爆炸的谜团
1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：大约在150 亿年前，宇宙所有物质都高度密集在一个奇点上，并有着极高 的温度，于是发生了巨大的爆炸。而在大爆炸之后，宇宙不断 向外膨胀，而最终形成我们现在这个样子。
这个机制这样解释质量的起源：在宇宙中弥散着一种场， 叫希格斯场。最初，宇宙在非常高的温度下，所有的基本粒子 都是没有质量的。随着温度的降低，他们开始与希格斯场发生 作用，从中吸收能量，从而拥有了质量。因为作用程度不同， 所以不同粒子的质量也不同。
lhc对撞机能模拟的温度
lhc对撞机能模拟的温度
大型强子对撞机（LHC）在运行时能模拟出的温度非常高，具体来说，其内部温度甚至超过了外太空。
具体来说，大型强子对撞机的所有8个组成部分现已被冷却到1.9开氏温度（零下271摄氏度），这一操作温度甚至低于外太空温度。
在这里，LHC是世界上最大型的超低温系统，其工作温度是-271.3℃（1.9K）。
这里被认为是地球上最冷的地方之一，甚至比外太空温度还要低一些，因为外太空的温度稳定在-270.5℃左右。
以上信息仅供参考，如需了解更多最新信息，建议查阅相关新闻或权威网站。
欧洲大型强子对撞机
欧洲大型强子对撞机——80国科学家联手解开宇宙大爆炸之谜工程总投资：100亿美元工程期限：1994年——2025年这是晨光中的“创新球”系统。
这个木质球体结构最初是为瑞士展览会Expo'02建造，直径40米，高27米。
2008年9月10日上午9时36分左右（北京时间15时36分），被称为世界规模最庞大的科学工程的欧洲大型强子对撞机（Large Hadron Collider，简称LHC），在位于瑞士-法国边界的对撞机控制室正式启动。
随着第一束质子束被注入，安装在地下100米深的27公里长环形隧道内的世界上最大的粒子对撞机开始运行。
大型强子对撞机（LHC）是一个国际合作的计划，最初构想从1980年首度出现，1994年开始设计建造。
它由欧洲20个国家联手发起，来自80多个国家和地区的约7000名科学家和工程师参与了建设，总投资达60亿至100亿美元。
作为观察国的中国参与了4个大试验的设备建造，中国科学院高能物理研究所、北京大学、清华大学、中国原子能科学研究院、中国科技大学、南京大学、山东大学、华中师范大学和华中科技大学等科研院所和高校的科研人员参加了部分实验。
中国科学家可以平等地享用对撞试验产生的100%的数据。
1999年以来，中国组(中科院高能所和北京大学等高校和科研机构的科学家)承担起LHC上两个最关键的实验探测装置之一CMS端部和桶部部分u探测器阴极室和阻性板室的研制任务,目前中国组已圆满完成该任务的研究、制造、测试、安装任务,并投入到LHC试验中。
欧洲大型强子对撞机是目前世界最大的粒子加速器，它建于瑞士和法国边境地区地下100米深处的环形隧道中，隧道全长26.659公里。
隧道本身直径三米，位于同一平面上，并贯穿瑞士与法国边境，主要的部份大半位于法国，走完全程要花４个多小时。
你可以将百慕大、摩纳哥和４个梵蒂冈塞进它所占的区域内。
隧道内将维持在-271℃的极低温。
这一温度将会出现超导现象，使得粒子在管道中几乎不受任何阻力，以至接近光速。
瑞士的大型强子对撞机实验
瑞士的大型强子对撞机实验瑞士的大型强子对撞机（LHC）是目前世界上最大、最先进的粒子加速器，也是人类追求高能物理研究的重要工具之一。
它位于瑞士日内瓦湖畔的地下隧道内，全长27公里，由欧洲核子中心（CERN）负责运营。
LHC的建设历时10年，耗资100亿美元，于2008年开始运行。
该实验的目的是通过高能粒子对撞，探索基本粒子的本质、宇宙起源及能量转换的机制，以推动现代物理学乃至科学的进步。
LHC的工作原理是将质子加速至超光速，最后将其以极高的速度撞击在两个环形管道中。
当这些质子相撞后，会产生大量的粒子和能量，这些粒子和能量就被捕捉和记录下来。
实验人员通过对这些数据的分析，可以探索基本粒子的性质和行为，甚至可以再现宇宙大爆炸时期的场景。
LHC的能量极高，比普通加速器高出10倍以上，因此可以产生出更多、更稠密的粒子，以及更接近宇宙大爆炸时期的场景。
LHC的运行需要大量的能量，目前它采用了超导技术，利用液氦对加速器进行冷却，以保证其正常运行。
此外，LHC的数据量也非常庞大，每秒钟可以产生约1兆字节的数据。
为了有效地处理这些数据，欧洲核子中心采用了分布式计算系统，将数据分布到世界各地的计算机上进行处理，从而保证了实验数据的高效处理和分析。
LHC的实验目的涵盖了许多领域，例如：寻找新型物质、探索宇宙的物理学、研究基本粒子的性质以及寻找新的物理现象。
其中LHC的一项重要实验是寻找希格斯玻色子，这是一种理论上存在但并未被直接观测到的基本粒子。
希格斯玻色子被认为是探索宇宙之谜的重要钥匙之一。
2012年7月，欧洲核子中心宣布，通过LHC实验已经成功发现了希格斯玻色子。
这个结果是对标准模型（描述了基本粒子特性的科学理论框架）的重要验证，同时也为整个物理学领域带来了新的机遇和挑战。
除探索基本粒子外，LHC还涉及到了微观天体物理学。
因为宇宙中存在许多神秘的天体物质，例如黑暗物质和暗能量，它们构成了宇宙的大部分质量和能量，但是却无法直接被观测到。
量子力学-大型粒子对撞机详解
技术原理：
在这个加速器里面，2束高能粒子流在彼此相撞之前，以接近光速的速 度向前传播。这两束粒子流分别通过不同光束管，向相反方向传播，这两 根管道都处于超高真空状态。一个强磁场促使它们围绕加速环运行，这个 强磁场是利用超导电磁石冷却到零下271℃获得的。因此大部分加速器都与 一个液态氦分流系统和其他设备相连用来冷却磁体。 大型强子对撞机利用数千个种类不同的磁体，给该加速器周围的粒子 束指引方向。这些磁体中包括15米长的1232双极磁体和392四极磁体，1232 双极磁体被用来弯曲粒子束，392四极磁体每个都有5到7米长，它们被用来 集中粒子流。 在碰撞之前，大型强子对撞机利用另一种类型的磁体“挤压”粒子， 让它们彼此靠的更近，以增加它们成功相撞的机会。
3.“大爆炸”的秘密——物质在宇宙诞生后的第一秒呈什么状态？
构成宇宙万物的物质据信来源于一系列密集而炽热的基本粒子。现在宇宙 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。这种束缚非常强大，但 在最初的宇宙，由于温度极高加之能量巨大，胶子很难将夸克结合在一起。也 就是说，这种束缚似乎是在“大爆炸”发生后的最初几微秒内形成的，此时的 宇宙拥有一个由夸克和胶子构成的非常炽热而密集的混合物，也就是所说的 “夸克-胶子等离子体”。
研究的课题：
1.牛顿未完成的工作——什么是质量？ 质量的起源是什么？为什么微小粒子拥有质量，而其它一些粒 子却没有这种“待遇”？最有可能的解释似乎可以在希格斯玻色子身 上找到。希格斯玻色子是“标准模型”这一粒子物理学理论中最后一 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·希格斯便首次预言存在这种粒子，科 学家多次通过这台机器观测到这种粒子。
强子对撞机原理
强子对撞机原理The Large Hadron Collider (LHC) is the world's largest and most powerful particle accelerator. It is located at the European Organization for Nuclear Research (CERN) in Switzerland and France. This incredible machine is used to collide particles at nearly the speed of light, allowing scientists to study the fundamental particles that make up the universe.大型强子对撞机（LHC）是世界上最大、最强大的粒子加速器。
它位于瑞士和法国的欧洲核子研究中心（CERN）。
这一惊人的机器用于以接近光速的速度碰撞粒子，使科学家能够研究构成宇宙的基本粒子。
The principle behind the Large Hadron Collider is to accelerate protons and lead ions in opposite directions around a 27-kilometer circular tunnel. When these particles reach nearly the speed of light, they are made to collide at four different points within the tunnel, where massive detectors are used to observe the aftermath of the collisions. By analyzing the data produced from these collisions, scientists can gain insight into the fundamental forces and particles that govern the universe.大型强子对撞机背后的原理是将质子和铅离子在一个直径为27公里的环形隧道中相反方向加速。
High Energy Heavy-Ion Collisions from RHIC to LHC：高能重离子碰撞从RHIC的大型强子对撞机
Hadron Gas Atomic Nuclei
Color Superconductor Neutron Star
~10 Density(n0)
2003년 10월 8일
서울대학교 콜로퀴움
5
Heavy-Ion Accelerators
Accelerator
SIS 18 (GSI, Germany)
V E~pR d T 2T E d~ zpR d T 2T E d ypR T 1 2d dT E y~4.6 - 23 GeV/fm3
Time to thermalize the system(~1.0 - 0.2 fm/c?)
Bj ~ 23.0 GeV/fm3
PRL87, 52301 (2019)
서울대학교 콜로퀴움
15
Gluon Saturation?
ggg r/g
Eskola, Kajantie, and Tuominen: hep-ph/0009246 Kharzeev, Nandi: nucl-th/0012025
Gluon Saturation does not set in for peripheral collisions: need to look for the central collisions
2003년 10월 8일
서울대학교 콜로퀴움
10
12 nations 57 institutes 460 people
2003년 10월 8일
서울대학교 콜로퀴움
11
Selected Results
• Global Features
– Particle Multiplicity – Transverse Energy – Flow
科学研究：探索宇宙奥秘的重要实验仪器
科学研究：探索宇宙奥秘的重要实验仪器介绍科学研究是人类认识自然、探索宇宙奥秘的重要途径之一。
在科学研究中，实验仪器是不可或缺的工具。
实验仪器通过设计精密的实验装置和进行各种测量，帮助科学家收集数据、验证理论以及发现新现象。
本文将介绍几个在探索宇宙奥秘方面起到重要作用的实验仪器。
1. 哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope）哈勃太空望远镜是一颗位于地球轨道上的巡天望远镜，由美国航天局（NASA）与欧洲空间局（ESA）合作开发和运营。
该望远镜于1990年发射升空，主要用于观测遥远星系、行星、星云等天体，以及研究黑洞、暗物质等宇宙物理现象。
哈勃太空望远镜拥有出色的光学性能和极高的分辨率，为天文学家提供了大量珍贵的数据，对宇宙起源、演化以及暗能量等重要问题的研究做出了巨大贡献。
2. 大型强子对撞机（Large Hadron Collider，LHC）大型强子对撞机是位于瑞士和法国边界的地下环形粒子加速器，由欧洲核子研究组织（CERN）建造和运营。
LHC主要用于模拟宇宙起源时期的高能条件，在极小的时间间隔内使粒子进行高速碰撞，并通过探测器观测并记录碰撞产生的粒子行为。
这些实验可以帮助科学家理解基本粒子、核物理、暗物质等重要问题，以及验证现有理论模型或发现新的物理现象。
3. 非线性光学显微成像（Nonlinear Optical Microscopy）非线性光学显微成像是一种基于激光技术的高分辨率成像方法，被用于观察和研究微观天体、生物分子以及材料结构等领域。
相比传统的荧光显微镜，非线性光学显微成像具有更高的分辨率和更好的深度探测能力。
这项技术通过激光与样品相互作用，利用非线性效应生成特定波长的光信号，并通过显微成像系统进行捕捉和分析。
4. 平面偏振光测量仪（Polarimeter）平面偏振光测量仪是一种用于测量光波偏振特性的实验装置。
通过将光与一系列特殊材料或器件相互作用，平面偏振光测量仪可以测量光传播方向、偏振状态以及旋转角度等参数。
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The L3 magnet in the ALICE cavern, with one door almost closed.
Lowering of the last element (YE-1) of the CMS detector into its underground experimental cavern.
Installation of the Beam Pipe in the ATLAS cavern
View of the Computer Center during the installation of servers.
Installation of the world's largest silicon tracking detector in the CMS experiment.
View of the ATLAS detector during July 2007
A welder works on the interconnection between two of the LHC's superconducting magnet systems, in the LHC tunnel.
View of the LHC cryo-magnet inside the tunnel.
Insertion of the tracker in the heart of the CMS detector.
The Z+ end of the CMS Tracker with Tracker Outer Barrel completed.
Checks are performed on the alignment of the magnets in the LHC tunnel. It is vital that each magnet is placed exactly where it has been designed so that the path of the beam is precisely controlled.
The ALICE Inner Tracking System during its transport in the experimental cavern and its insertion into the Time Projection Chamber (TPC). ALICE (A Large Ion Collider Experiment @ CERN) will study the physics of ultrahighenergy proton-proton and lead-lead collisions and will explore conditions in the first instants of the universe, a few microseconds after the Big Bang.
Insertion of the tracker in the heart of the CMS detector.
The LHCb electromagnetic calorimeter. This huge 6X7 square meter wall consists of 3300 blocks containing scintillator, fibre optics and lead. It will measure the energy of particles produced in proton-proton collisions at the LHC when it is started. Photons, electrons and positrons will pass through the layers of material in these modules and deposit their energy in the detector through a shower of particles.
Assembly and installation of the ATLAS Hadronic endcap Liquid Argon Calorimeter. The ATLAS detector contains a series of everlarger concentric cylinders around the central interaction point where the LHC's proton beams collide. (Roy Langstaff, CERN)
View of the CMS detector at the end of 2007.
Transporting the ATLAS Magnet Toroid EndCap A between building 180 to ATLAS point 1.
View of the ATLAS cavern side A beginning of February 2008, before lowering of the Muon Small Wheels (Maximilien Brice;
View from the surface during lowering of the first ATLAS small we C of the cavern.
Lowering of one of the two ATLAS muon small wheels into the cavern.
Aerial view of CERN and the surrounding region of Switzerland and France. Three rings are visible, the smaller (at lower right) shows the underground position of the Proton Synchrotron, the middle ring is the Super Proton Synchrotron (SPS) with a circumference of 7 km and the largest ring (27 km) is that of the former Large Electron and Positron collider (LEP) accelerator with part of Lake Geneva in the background. (
大型强子对撞机(LHC)系列图片
View of the CMS (Compact Muon Solenoid) experiment Tracker Outer Barrel (TOB) in the cleaning room. The CMS is one of two general-purpose LHC experiments designed to explore the physics of the Terascale, the energy region where physicists believe they will find answers to the central questions at the heart of 21st-century particle physics. (Maximilien Brice, CERN)
The Globe of Innovation in the morning. The wooden globe is a structure originally built for Switzerland's national exhibition, Expo'02, and is 40 meters wide, 27 meters tall. (Maximilien Brice; Claudia Marcelloni, CERN)
The first ATLAS Inner Detector End-Cap after complete insertion within the Liquid Argon Cryostat.
Installation of the ATLAS pixel detector into the cavern
Photo from the CMS pixel-strip integration test performed at the Tracker Integration Facility at the Meyrin site.
French, Swiss and CERN firemen move rescue equipment through the LHC tunnel.