27章:地球科学家的虚拟玩具对撞机 (第3/3页)
的半径相同并放在同一隧道中，所以电子的能量通常是几十吉电子伏，质子的能量为几百吉电子伏。随着加器技术的提高,为了节约投资,新建的巨型加器，往往在一个隧道中建造三个环，以便可能进行多种粒子对撞，例如质子质子、质子－反质子，电子－正电子、质子－电子对撞。
5、电子直线对撞机为避免电子作回旋运动时同步辐射损失引起的困难，早在1965年已有人指出，在电子能量高于上百吉电子伏时，应采用直线型来进行对撞，就是说，应采用两台电子直线加器加两股运动方向相反的电子束（或正负电子束）待达到预定能量后，两股电子束被引出并在某点相碰。碰撞一次后的电子束即被遗弃，不再重复利用。当然，只有当这些被遗弃的电子束单位时间所带走的能量小于环形对撞机中同步辐射的损失功率，这种方案才会被考虑。另外，由于电子直线加功率的限制，每秒能提供的电子束脉冲数是有限的，所以单位时间内生的碰撞次数也比环形对撞机少得多，为了保证直线对撞机与环形对撞机有相同的亮度，要求在碰撞点的横截面进一步压缩，约比环形对撞机中的碰撞截面小几十到几百倍，十多年来技术上的进展，使这种对撞机受到重视，有关的各种问题正在解决中。
大型强子对撞机5、大型强子对撞机大型强子对撞器(1argehadronco11ider，1hc)是一座位于瑞士日内瓦近郊欧洲核子研究组织net的粒子加器与对撞机，作为国际高能物理学研究之用。(全球定位点：北纬46度14分oo秒，东经6度o3分oo秒46.233333333333;6.o5)1hc已经建造完成，北京时间2oo8年9月1o日下午15：3o正式开始运作，成为世界上最大的粒子加器设施。1hc是一个国际合作的计划，由34国过两千位物理学家所属的大学与实验室，所共同出资合作兴建的。
1hc包含了一个圆周为27公里的圆形隧道，因当地地形的缘故位于地下5o至15o米之间。[1]这是先前大型电子正子加器(1ep)所使用隧道的再利用。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。虽然隧道本身位于地底下，尚有许多地面设施如冷却压缩机，通风设备，控制电机设备，还有冷冻槽等等建构于其上。
加器通道中，主要是放置两个质子束管。加管由导磁铁所包覆，以液态氦来冷却。管中的质子是以相反的方向，环绕着整个环型加器运行。除此之外，在四个实验碰撞点附近，另有安装其他的偏向磁铁及聚焦磁铁。
两个对撞加管中的质子，各具有的能量为7tev(兆兆电子伏特,)，总撞击能量达14tev之谱。每个质子环绕整个储存环的时间为89微秒(minetd)。因为同步加器的特性，加管中的粒子是以粒子团(bunch)的形式，而非连续的粒子流。整个储存环将会有28oo个粒子团，最短碰撞周期为25纳秒(nanosenetd)。在加器开始运作的初期，将会以轨道中放入较少的粒子团的方式运作，碰撞周期为75纳秒，再逐步提升到设计目标。
在粒子入射到主加环之前，会先经过一系列加设施，逐级提升能量。其中，由两个直线加器所构成的质子同步加器(ps)将产生5omev的能量，接着质子同步推进器(psb)提升能量到1.4gev。而质子同步加环可达到26gev的能量。低能量入射环(1eir)为一离子储存与冷却的装置。反物质减器(ad)可以将3.57gev的反质子，减到2gev。最后级质子同步加器(sps)可提升质子的能量到45ogev。
2o余名中国科学家参与强子对撞机实验
在1hc加环的四个碰撞点，分别设有五个侦测器在碰撞点的地穴中。其中环面仪器(at1as)与紧凑渺子线圈(cms)是通用型的粒子侦测器。其他三个(1hc底夸克侦测器(1hcb),大型离子对撞器(a1ice)以及全截面弹性散射侦测器(totem)则是较小型的特殊目标侦测器。
1hc也可以用来加对撞重离子，例如铅(pb)离子可加到115otev。
由于1hc有着对工程技术上极端的挑战，安全上的确保是极其重要的。当1hc开始运作时，磁铁中的总能量高达1oo亿焦耳(gj)，而粒子束中的总能量也高达725百万焦耳(mj)。只需要1o?7总粒子能量便可以使导磁铁脱离导态，而丢弃全部的加粒子可相当于一个小型的爆炸。
6、相对论重离子对撞机位于美国纽约长岛的布鲁柯海文国家实验室的世界顶级科学研究设备――相对论重离子对撞机(re1ativistinetco11ider，rhic)。这一顶尖级研究设备经过1o年的建设，于2ooo年正式运行。来自世界过各地的数百名物理学家，试图利用rhic研究宇宙起源的最初时刻所生的事情。该加器驱动两束金离子束流对撞，以求帮助科学家理解从最小的粒子物理世界到最大的恒星世界的运作方式和原理。
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