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氦氣幫助科學(xué)家尋找上帝粒子

2012-7-10 9:15:51

40年前,瑞士的科學(xué)家們宣布發(fā)現(xiàn)“上帝粒子”，并利用大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）一直在尋找，并首次提出它的存在。

這一發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著幾十年來，人類對原子物理學(xué)的理解邁出了最大的一步，并將導(dǎo)致新技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用。

使用液態(tài)氦氣冷卻大型強(qiáng)子對撞機(jī)的超導(dǎo)磁體在這一發(fā)現(xiàn)之旅起到了關(guān)鍵的作用。

為了達(dá)到這樣的加速目的，歐洲核子研究中心的科學(xué)家們使用了大型強(qiáng)子對撞機(jī)設(shè)備。這是一臺埋設(shè)在法國-瑞士邊境地區(qū)地下的環(huán)形裝置，長度約16.8英里(約合27公里)，埋設(shè)深度約330英尺(約100米)。整個對撞系統(tǒng)裝備有9300塊磁鐵，并利用液態(tài)氦氣冷卻至-271.25攝氏度。這樣的條件讓大型強(qiáng)子對撞機(jī)有能力將質(zhì)子流加速到光速的99.99%。這些質(zhì)子流會經(jīng)過6臺不同的探測器，這些探測器會進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)。驅(qū)動這些探測器所需的電力供應(yīng)是驚人的——120兆瓦，這幾乎相當(dāng)于鄰近的瑞士城市日內(nèi)瓦的所有家庭用電總和。

大型強(qiáng)子對撞機(jī)的超大型超導(dǎo)磁鐵，使用大量的液態(tài)氦，以使周圍的粒子束保持彎曲。

然而在2008年9月，兩個大型強(qiáng)子對撞機(jī)的磁體故障造成一次大型的氦氣泄漏（被認(rèn)為是一噸液態(tài)氦氣）和項(xiàng)目暫時(shí)停機(jī)維修，并在2009年重新啟動。

大型強(qiáng)子對撞機(jī)的磁體設(shè)計(jì)和超導(dǎo)，這意味著可將磁體材料變成零電阻和功率，可以通過損耗非常小的電流。

但要成為超導(dǎo)體，前提條件就是使用液態(tài)氦氣作為制冷劑，將磁體冷卻至極低的溫度下。

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