對(duì)撞機(jī) collider
定義:用以加速、積累、儲(chǔ)存帶電粒子并在其中使兩個(gè)相向運(yùn)動(dòng)的高能粒子束對(duì)頭碰撞的裝置。對(duì)撞機(jī)通常由一臺(tái)或幾臺(tái)儲(chǔ)存環(huán)及注入器組成。按對(duì)撞的粒子種類分,有正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)、電子-質(zhì)子對(duì)撞機(jī)和質(zhì)子-質(zhì)子對(duì)撞機(jī)等。
學(xué)科:放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)_電離輻射劑量學(xué)_電離輻射與源
相關(guān)名詞:對(duì)撞流干燥器 對(duì)撞式氣流磨機(jī) 對(duì)撞束環(huán)
圖片來(lái)源:視覺(jué)中國(guó)
【延伸閱讀】
對(duì)撞機(jī)是一種讓物質(zhì)粒子發(fā)生相對(duì)碰撞的裝置。在對(duì)撞機(jī)中,電子、質(zhì)子、重離子等極微小的帶電粒子均可被加速到極高的速度,甚至可以接近光速,然后進(jìn)行相對(duì)碰撞。碰撞后產(chǎn)生的其他粒子被探測(cè)器捕獲,用于科學(xué)研究。
現(xiàn)在人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,組成物質(zhì)的基本單元是基本粒子,已知的基本粒子一共有61種?;玖W訕O其微小,肉眼無(wú)法觀測(cè),為了研究它們,人們需要借助強(qiáng)大的工具,對(duì)撞機(jī)就是這樣的“超級(jí)顯微鏡”。它使人們能夠探究物質(zhì)最小、最基本的組成成分以及物質(zhì)間最基本的相互作用。
按照形狀不同,對(duì)撞機(jī)可以分為環(huán)形對(duì)撞機(jī)和直線對(duì)撞機(jī)。環(huán)形對(duì)撞機(jī)使粒子在環(huán)形真空管道中沿相反方向轉(zhuǎn)圈和加速,并在特定的對(duì)撞點(diǎn)發(fā)生對(duì)撞。環(huán)形對(duì)撞機(jī)又分為單環(huán)對(duì)撞機(jī)和雙環(huán)對(duì)撞機(jī):?jiǎn)苇h(huán)對(duì)撞機(jī)中,兩束粒子在同一條環(huán)形管道中相對(duì)運(yùn)動(dòng);雙環(huán)對(duì)撞機(jī)中,相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩束粒子各占一條環(huán)形管道。直線對(duì)撞機(jī)使粒子在直線管道中加速,并在特定的對(duì)撞點(diǎn)發(fā)生對(duì)撞。
世界上第一臺(tái)對(duì)撞機(jī)是意大利的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)“安妮羅的累積器”(Anello di Accumulazione,AdA),于1962年建成。它的環(huán)形真空盒的直徑為160厘米。隨著粒子物理研究的發(fā)展需求,世界各大高能物理實(shí)驗(yàn)室陸續(xù)建造了數(shù)十臺(tái)對(duì)撞機(jī),對(duì)撞機(jī)的能量和規(guī)模越來(lái)越大。
目前世界上在運(yùn)行的最著名的對(duì)撞機(jī)是位于法國(guó)和瑞士交界處的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(Large Hadron Collider,LHC),于2008年建成。它的環(huán)狀隧道位于地下100米,總長(zhǎng)度27千米,是現(xiàn)在世界上最大、能量最高的環(huán)形粒子加速器。在這里進(jìn)行加速和對(duì)撞的是質(zhì)子,最高速度達(dá)到99.9998%的光速。2012年,在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上發(fā)現(xiàn)了希格斯粒子的存在,提出希格斯粒子的英國(guó)物理學(xué)家希格斯(P.W.Higgs)因此于次年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。2022年,在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上又發(fā)現(xiàn)了新粒子“五夸克態(tài)”。
我國(guó)于1984年至1988年建成了北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)(Beijing Electron Positron Collider,BEPC),并于2009年完成了重大升級(jí)改造。北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的形狀像一個(gè)羽毛球拍:“球拍柄”就是直線加速器,長(zhǎng)202米;圓形“球拍”就是儲(chǔ)存環(huán),周長(zhǎng)240米。在這里進(jìn)行加速和對(duì)撞的是電子和正電子。2013年,北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)發(fā)現(xiàn)了新的共振結(jié)構(gòu)Zc(3900),被美國(guó)《自然》雜志評(píng)為當(dāng)年十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)之首。
責(zé)任編輯:張鵬輝