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新浪科技讯 北京时间8月27日消息,据物理学家组织网报道,日前,英国格拉斯格大学科学家在初步实验中于大型强子对撞机(LHC)中观测到第一批粒子。欧洲核子研究组织将于9月正式启动大型强子对撞机,希望借助这台世界最大的粒子加速器揭开宇宙起源的奥秘。
人造事件首次重建粒子
大型强子对撞机是一个空前复杂的加速器装置,安放在日内瓦附近地底100米深处,周长达到27公里,定于9月10日完全启动其质子束,但其实大型强子对撞机的粒子探测器几个月一直在记录宇宙射线的撞击,8月22日下午5时左右,作为大型强子对撞机的四项实验之一,LHCb在其“顶点定位器”(vertex locator)中重建了大型强子对撞机产生的第一批粒子。这是粒子踪迹(particle track)首次由大型强子对撞机产生的人造事件中重建。
科学家是在对粒子加速器进行同步性测试时获得这一重大发现的,当时,粒子恰好穿过周长27公里的LHC加速器的较短部分。LHC同步性实验用一台重达28吨的吸收器(距LHCb 200米远)撞击质子束,生成了一大批粒子。其中部分粒子到达LHCb的实验地,使科学家在此观测到粒子踪迹。8月22日观测到首批粒子这一天,LHCb只有一台顶点定位探测器(共四台)投入运行。
鉴于此次试验大获成功,粒子加速器在8月24日晨令粒子束同吸收器再次进行撞击,科学家借此发现了顶点定位探测器的完全能力。顶点定位探测器项目负责人、利物浦大学教授特米斯·鲍科克(Themis Bowcock)说:“LHCb顶点定位探测器取得的成就——在大型强子对撞机重建第一批粒子踪迹——是科学家小组努力工作和无私奉献的明证,十多年来他们为这个项目付出了巨大心血。”
数据精确度极高
顶点定位探测器(VELO)是一种精确的粒子跟踪探测器,围在LHCb实验内的质子对质子的撞击点周围,其核心装置是84个半月形的硅感应器,每个通过一种由500条键合线(bond wire)构成的精密系统同其电子仪器相连。这些感应器同遭撞击的LHC粒子束距离十分近——它们将在探测“美夸克”时发挥着重要作用——帮助科学家理解物质和反物质行为微小但重要的差异。
格拉斯格大学教授克里斯·帕克斯(Chris Parkes)博士是英国顶点定位探测器项目负责人,还是顶点定位探测器软件协调员。他说:“科学家小组在几秒钟内便看到粒子踪迹,它们是在第一次撞击中产生的。这预示了用以探索物质和反物质行为差异的实验的未来活动。”
来自Nikhef机构的顶点定位探测器委员会协调员伊迪·延斯(Eddy Jans)博士说:“整整一周,我们都在为观测粒子踪迹的第一次机会做着精心准备。为了看到这些粒子,我们不得不启动电子仪器以便在合适的时间获取数据,我们令其精确度达到数千万分之一秒。”
比预期提前数周时间
LHC加速器及其在欧洲粒子研究组织的四项大型试验目前正处于调试阶段,来自全球各地的5000位科学家参加了这个项目。观测到光束的粒子比预计两个光束之间的首次撞击的时间提前了数周。第一批绕整个圆形隧道循环的光束预计在9月10日上演,届时,将会有200位记者赴欧洲粒子研究组织观看这一幕。
格拉斯格大学LHCb小组研究助理、LHCb顶点定位探测器数据质量协调员爱德华多·罗德里格斯(Eduardo Rodrigues)表示:“我一直在实时监控各个环节,使我们可以观测到穿越探测器的粒子。看到粒子踪迹的证据清楚地出现在控制室电脑监视器上的时候,我的激动心情难以言表。”格拉斯哥大学博士生马克·格尔萨贝克(Marco Gersabeck)说:“这表明实验奏效了!这项实验将向我提供一种特殊类型的粒子踪迹,我会利用其去将感应器的精确度调到数百万分之一米。”
格拉斯哥大学和利物浦大学的英国科学家是顶点定位探测器项目的重要力量,单个模块都是在英国设计并安装的。用于观测这些踪迹的重建软件也是由英国科学家编写。Nikhef提供机械、冷却和真空系统。此外,参与该项目的高校和机构还包括瑞士洛桑联邦理工大学(EPFL)、欧洲核子研究中心、雪城大学、莫斯科国立大学、爱尔兰国立都柏林大学。 |