【大強子對撞器 成功模擬宇宙誕生】

江南布衣

【大強子對撞器 成功模擬宇宙誕生】

 

 

 

 

大強子對撞機30日啟動對撞，終於成功，圖為研究人員在控制室內監控及討論的情形，質子光束對撞後產生有如煙火般的圖形（上圖）。

 

 

被視為本世紀最重要科學研究之一的大強子對撞機 LHC（ Large Hadron Collider ）實驗，經過18個月的整修及延誤後，台灣時間30日下午再度啟動，中央研究院、台灣大學及中央大學也參與這項跨國實驗，中大與台大負責其中CMS的前置簇射探測器製造，圖為08年工作人員與探測器半成品合影，可見一半的人力來自台灣。（台灣CMS團隊提供）

（歐新社、法新社）

經過一年半的修復，世界上最大的科學儀器「大強子對撞機」（Large Hadron Collider，LHC），台北時間昨晚6點57分在歐洲核子研究中心（CERN）啟動對撞，對撞能量達7兆電子伏特，成功爆出美麗「煙火」。

 

對撞實驗目的是要模擬宇宙形成之初的狀態，探究「質量」和「空間」形成之謎。

外電報導，LHC30日啟動對撞時，前兩次質子束還未加速到最高能量前就消失不見，直到第三次重新注入質子束才對撞成功。

 

在電腦螢幕上顯示出撞出美麗煙火的那一剎那，全體的工程師都振臂高呼，鼓掌歡慶，並且開香檳慶賀。

 

中央大學物理系教授張元翰表示，對撞成功後，將進行粒子物理實驗，預期將穩定運行1年半到2年，利用實驗數據檢驗各種可能的新現象。

 

目前預計到明年底結束這一輪的實驗，進行設備升級，2013年將重新啟動，並將能量提高到14兆電子伏特。

 

目前普遍認知宇宙是由130至150億年前的一場大爆炸（Big Bang）形成。

 

研究團隊解釋，對撞實驗把質子加速到趨近光速，模擬宇宙形成之初的狀態，對撞能量相當於10的17次方度的高溫，可以觀測大爆炸後100兆分之一秒的現象；達到7兆電子伏特的對撞能量，可以說是粒子物理的重要里程碑。

 

另一個待解開的謎題是：宇宙生成之初，會產生等量的「物質」與「反物質」，可是目前都只看見「物質」，「反物質在哪裡？」；

 

知名小說達文西密碼的前傳「天使與魔鬼」中，反物質被神秘教派偷取，意圖作為摧毀梵諦岡的武器。

 

研究團隊希望能透過實驗，探知宇宙形成之初的真相。

 

台灣大學物理系副教授陳凱風透過網路視訊看CERN的現場直播，昨晚7點半就已看到一個成功撞擊的圖像。

 

「可以說是很『花俏』的事件」、「（圖像）有點像煙火」。

 

參與研究長達7、8年的中央大學物理系助理研究員郭家銘，形容這是一個從無到有、非常奇妙的過程，他非常感動。

 

LHC是有史以來最大的科學儀器，台灣團隊從2000年開始參與。中央研究院和37個國家、69個研究機構共同建造ATLAS（超導環場）偵測器。

 

中央大學和台灣大學則加入CMS（緊湊渺子線圈）的Preshower（前置簇射探測器）實驗，優秀的表現成為組裝成功的關鍵。

更新日期:2010/03/31 04:11 〔編譯張沛元／綜合30日外電報導〕經過一年多前的嚴重當機事件，歐洲核子研究組織（CERN）科學家30日成功以史上最複雜的科學儀器「大型強子對撞器」（LHC），模擬出137億年前宇宙誕生「大爆炸」（Big Bang）的迷你版，讓兩束質子以近乎光速的高速對撞，產生7兆電子伏特能量，不但寫下高能粒子的新紀錄，也讓研究人員能一探物質微粒與恆星、行星的起源。

當實驗過程監視器的圖表顯示，偵測器已記錄到粒子對撞後，位於LHC巨大對撞環周圍的控制室內響起歡呼與掌聲。

 

CERN加速器科技部門主管邁爾斯說，這是令人情緒激動的一刻，實驗團隊未來一週還會進行多次相同實驗，未來一年更規劃數百次實驗。

這項重大科學實驗斥資100億瑞士法郎（約台幣3000億元），旨在利用LHC讓以近光速行進、總能量高達7兆電子伏特的兩束質子流對撞，產生微小的能量爆炸，以模擬宇宙大爆炸後瞬間產生及存在的狀態。

 

負責人之一布許穆勒指出，這是一大突破，「我們開啟了新的物理學領域」；CERN發言人卡塔帕諾則表示，這是正在成形的新物理學，也是新時代的開端。

這項粒子撞擊實驗利用位於法國與瑞士邊境地底下約100公尺處、圓周廣達27公里的LHC進行，200億個質子在當地時間30日午後1時6分（台灣時間同日午後7時6分）以近乎光速的高速對撞，藉此模擬宇宙誕生時的大爆炸；對撞爆炸產生比稍早實驗更大的7兆電子伏特能量，然其威力被侷限於極小空間。

 

CERN發言人吉列斯說，這是10億分之1秒的宇宙大爆炸。

基於電源與敏感的磁力安全系統等技術問題，30日的實驗延宕數小時才展開。

 

CERN光束部主管寇勒爾說，他們曾有一些小問題，實驗開始後的前兩次撞擊接連失敗，直到第三次才大功告成。

對撞成功後，將進行粒子物理實驗，預期將穩定運行一年半到兩年，利用實驗數據檢驗各種可能的新現象。

 

預計明年底結束這一輪的實驗，進行設備升級，2013年再重新啟動，並將能量提高到14兆電子伏特。

LHC是全球最大也最複雜的科學儀器，在2008年9月順利發射質子束繞行，但9天後就發生兩組電磁間的電力接合故障，導致機件嚴重損壞，因而停機修理並改進設計，以預防事故重演。

 

經過14個月修復，去年11月重啟。

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由台灣等八十五個國家參與建造的「大強子對撞機」（ＬＨＣ），昨晚六時五十七分首度以最高能量進行質子束對撞，代表台灣團隊長期派駐歐洲核子物理研究中心（ＣＥＲＮ），擔任ＣＭＳ探測器控制室監控專家的台大物理系副教授陳凱風，以「期待已久的事情」形容ＬＨＣ兩束質子以三．五兆電子伏特最高能量首度對撞成功，「看到這一幕，真的非常高興！」

    　

他表示，ＬＨＣ首度以最高能量對撞後，探測器捕捉到的第一個對撞事件，從電腦螢幕看起來就像是煙火般燦爛，以放射線狀向四周擴散。

    　

在台灣的科學團隊在第一時間透過網路成功觀測三到四個對撞事件，中央大學物理系教授郭家銘難掩興奮地說，對研究高能物理的人而言，一生可能只有這樣一次機會，能夠看到這一幕，真的非常感動！

    　

郭家銘指出，昨晚的歷史性對撞完全依國際科學團隊的設計，在探測器的中心點對撞產生七兆電子伏特的能量反應，對撞瞬間產生的帶電粒子和光子軌跡，台灣研製ＣＭＳ探測器也成功捕捉觀測到訊號。

 

至於是否有對撞出科學界過去未發現的新粒子，可能需要一到兩個月的時間分析研究探測器捕捉到的實驗數據才能確定。

    　

經歷十年建造的ＬＨＣ，在二○○八年九月十日啟動後，卻在磁鐵測試過程發生嚴重意外，造成五十個磁鐵毀損，停機檢修長達一年三個月，直至去年十一月廿日完全修復重新啟動，並在昨日首度以最高能量對撞，模擬宇宙大爆炸後一百兆分之一秒的實況，希望能找出宇宙萬物起源。

    　

中央大學物理系教授張元翰表示，ＬＨＣ昨日將質子束加速到光速的○．九九九九九九九七倍，以僅比光速慢每秒十公里的速度對撞，一顆棒球若以同速飛行，所帶的動能相當於一百億噸黃色炸藥（ＴＮＴ），瞬間產生的能量達一萬兆度高溫。

    　

ＬＨＣ昨晚首度以最高能量對撞成功後，預定展開兩年長期運轉。

 

國科會為見證這歷史性的時刻，從昨日透過網路與ＣＥＲＮ同步連線，但好事多磨，原訂在下午三時對撞的實驗，先因電源供應斷電而中止，後來又因探測器安全系統偵測到異常訊號，再度中止，重新注入質子加速對撞，終於在晚間六時五十七分完成歷史性的霹靂對撞。

 

 

引用：http://tw.myblog.yahoo.com/jw!ReNADFSeHxjX30QJWNnnZBDT3amO/article?mid=22715