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大型強子對撞機首次加速原子:達到接近光速

新浪科技訊 北京時間8月6日消息,據國外媒體報道,7月25日,歐洲核子研究中心(CERN)大型強子對撞機(Large Hadron Collider,LHC)研究團隊又取得了一項突破,他們使帶有電子的原子加速到接近光速。該實驗的目的是檢驗利用LHC產生高強度伽馬射線的可行性,以推動物理學前沿研究。
或許有人對這些是否真的是人類加速到接近光速的第一批“原子”還存在疑問,這涉及一個語義學問題;大型強子對撞機是世界上最大的粒子加速器,一直在進行原子核的加速,這也是人們有時會將這臺大型儀器稱為“原子粉碎機”的原因。此前LHC還從未處理過帶有電子的原子核。CERN在聲明中解釋稱,研究人員加速了鉛原子核,每個原子核都有一個電子環繞,在相對低能量的離子束中加速了“大約一個小時”。鉛原子正常情況下具有82個電子,研究人員將其中81個電子剝離,實際上使鉛原子變成帶正電荷的離子。接著,研究人員“將LHC提高到最高功率,使離子束保持了大約兩分鐘再發射出去”。在后續測試中,研究人員用一組較小的原子使全功率離子束保持了兩個小時。
LHC物理學家米凱拉·紹曼(Michaela Schaumann)表示,加速帶有電子的原子很有挑戰性,因為“真的很容易將電子意外剝離……當這種情況發生時,原子核就會撞到離子束所在的管壁,因為此時它的電荷已經不再與LHC的磁場同步?!?/div>
這項耗資數百萬歐元的實驗具有自我保護措施,即光束在變得不穩定時會被自動棄置,以保護大型強子對撞機。
不過,研究人員稱,這些復雜的原子束要比原先預計的穩定得多。紹曼表示,這是一個不錯的結果,可以為一系列新的實驗提供可能。這其中,最有趣的實驗應該是利用這些復雜原子作為伽馬射線源,使LHC變成一個伽馬射線工廠。當LHC將原子加速到接近光速時,用激光激發電子從高能態轉向低能態,就會釋放出光子。在LHC的加速下,這些光子將具有伽馬射線的波長和能量。相比已有的用電子束產生伽馬射線的手段,利用LHC產生的伽馬射線強度會更高,可以用于新型粒子物理學實驗及暗物質的探索。(任天)


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