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科学家要造直径1米的微型粒子加速器

2019-12-04 02:53:45来源:励志吧0次阅读

大型强子对撞机(LHC)是目前世界上最大的粒子加速器,它横跨法国、瑞士两国边境,位于一条直径8.66公里、周长27公里的环形隧道中,其对撞能量已经达到了13TeV(万亿电子伏特)。超大的体量、超高的对撞能量,使LHC成为人类揭开宇宙起源奥秘的一个研究利器。但也有科学家反其道而行之,提出了一种直径只有1米的环形加速器的设想,而这种微型粒子加速器也有其独特的用途,或将填补高能粒子加速器留下的研究空白。相关论文发表在最新出版的《新物理学》杂志上。

提出这一设想的荷兰阿姆斯特丹自由大学和英国牛津大学的物理学家称,包括LHC在内的绝大多数粒子加速器的目的是让粒子在非常高的能量下发生碰撞,但是在低能量碰撞下也会产生一些实验数据。新的加速器就旨在填补这一空白。这种紧凑型加速器可以让氢原子以每秒600米的速度移动,并在加速器中与多种不同类型的中性原子或分子发生碰撞。

研究人员称,这个加速器将由40个混合电磁六极透镜组成,由此产生的碰撞能量将低于8.6MeV(兆电子伏特),比LHC最高的对撞能量低15个数量级。

论文共同作者、阿姆斯特丹自由大学的亨德里克·贝特莱姆博士说,到目前为止,很少有实验能获得低于8.6MeV的数据。这种磁性同步加速器为研究氢原子与其他多种原子及分子在低能量条件下的碰撞提供了可能。

这种磁性同步加速器的优势是,它能够在较高的速度(600米/秒)下存储氢原子,这使其与其他设备相比具备更高的敏感性。这样研究人员就能让氢原子与几乎任何类型的原子或分子进行碰撞。这种低能量碰撞对改善天体物理学模型而言将特别有用,将使这方面的实验不再局限于氢,还可以包括一氧化碳、氦、氨以及宇宙中存在的其他气体。同步加速器将被用来记录它们在特定温度下的碰撞过程,这将使科学家能够以更高的精度来获得宇宙中各种气体星云的化学模型。

下一步,研究人员将着手建造这种同步加速器。因为目前人们对这种低能量的碰撞还知之甚少,研究人员称新的加速器或许能带来一些新的发现。

总编辑圈点

一提到粒子加速器,行内的人多半会想到LHC,因为它够大,在业界太出名。事实上,小型加速器的数量远远多于大型加速器。各种品类的小型加速器或许对发现什么新定律不那么在行,但它们却是工业、医疗等领域上的好助手。为什么要用小加速器呢?很简单,大的更贵,更不稳定。所以加速器能用小的就用小的,能用简单的就用简单的。就好像天气热吹个电扇空调就好了,没必要上液氮制冷系统吧。

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