我国参与欧洲大强子对撞机实验计画明首度注入质子束试伡.DOCVIP

我國參與歐洲大強子對撞機實驗計畫 明首度注入質子束試俥 歐洲共同加速器中心(CERN)將於9月10日首次將在大強子對撞機(LHC)注入並且循環粒子束。在這之前，粒子加速器已成功的完成降溫等等的準備動作。這個新聞即將在歐洲的各大電視媒體強力的播放。 CERN建造中的下一代大強子對撞機，主要目標是尋找希格斯粒子(Higgs Particle)及超對稱粒子，以了解物質之構造並探索新物理現象。國科會自1999年起投入數千萬支歐洲大強子對撞機ATLAS與CMS的偵測器建造、測試與運轉台灣大學物理系與中央大學物理系一同參與 CMS實驗ATLAS偵測器實驗提供最寬廣的粒子物理學研究領域。將大幅拓展粒子物理的發展，進一步提高人類對物質結構及其相互作用之基本規律的認識。實驗每年預計產生約2-4 Peta Bytes的數據量，如此巨量之實驗數據及模擬數據資料，依賴全球網格系統，有效處理如此龐大的實驗數據WLCG Tier-1 Centre。 大強子對撞機(LHC)是世界上最強大的粒子加速器，可以比過去的加速器產生最少七倍能量以上的粒子束。如果在2010年達成LHC的設計性能時，它將會比過去的機器在亮度、集中度上面強上30倍。LHC被裝設在一個27公里長的地下通道裏面，這樣一個高性能又巨大的機器完全倚賴必威体育精装版的科學技術、也是過去30年前完全不能想像的設計。以某方面來說，LHC就是自己的原形機，而且獨一無二。 要啟動LHC可不是單純的把開關按下去就行了，而是一個非常漫長的過程。首先要將八個主要的區段降溫，再將遍佈各處1600個超導磁鐵分別做測試，看看是否能夠注入正常運作時的電流強度。再來才是啟動一個一個獨立區段裡所有的電子迴路，然後才統合每個區段、並協調所有的儀器，如同一台機器的完整運作。這樣的『起步動作』在七月底就已經接近完成，現在八個區段的超導磁鐵都已經浸泡在液態氦中、保持只比絕對零度高1.9度的狀態(也就是攝氏零下271度)。再來就是驅動LHC的子系統『超級質子同步加速器』，使高能量的質子束得以注入LHC中運行。這個超級質子同步加速器與LHC的主系統必須保持在非常精準的同步運作狀態，時間差必須要小於一奈秒(=0.000000001秒)。在八月初就已經開始逐步的『對時』，測試超級質子同步加速器是否能為LHC提供450 GeV的入射質子束。在8月22日LHC已經成功的接受少許來自質子加速器的質子，並在LHC的主環中以逆時針方向運行了3公里，證明LHC已經正式可以上路。在年底以前LHC將會提供應5TeV質子束來進行對撞，產生10TeV質心能量的實驗數據，探索粒子物理的新疆界。 過去，物理學家累積了許多的理論計算與實驗數據，想盡辦法來描述建構宇宙的基本粒子以及它們之間的交互作用。最後的成就被稱為粒子物理的『標準模型』。可是標準模型還不能解釋宇宙間所有的物理現象。我們需要更多的實驗數據來填補目前未知的部份，於是乎LHC誕生了。目前最重要、未解的物理問題之一，就是『質量』。在牛頓的年代『質量』就已經是一個非常基本的物理參數，也是重力的來源，也與我們的生活息息相關。什麼是『質量』？『質量』的來源是什麼？為什麼有些粒子很重、有些很輕，為什麼有些粒子跟本沒有質量？目前最流行的解釋，也就是透過所謂『希格斯粒子』的作用，是解開這些基本問題的鑰匙。兩個在LHC環上最大的實驗組，ATLAS(A Toroidal LHC Apparatus)與CMS(Compact Muon Solenoid)，已經將希格斯粒子鎖定為最主要的目標之一。 就如同人像攝影一般，人物就是我們的物理現象，LHC就像是讓特徵顯現出來的燈光，而我們還需要一台相機、也就是粒子偵測器來紀錄實驗的結果。