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史上最强对撞机要运行20年 数据处理如麦田寻针(图)
新闻来源: 国际先驱导报 于September 15, 2008 00:44:28
大型强子对撞机位于地下深处的27公里环形隧道内。
2008年9月10日注定将成为物理学研究的重要里程碑。
当地时间9时30分（北京时间15时30分）左右，欧洲核子研究中心正式启动了举世瞩目的大型强子对撞实验，将第一束质子束流注入对撞机。55分钟后，当第一束质子束流贯穿整个大型强子对撞机时，现场科研人员一片欢呼。又过了5个小时左右，第二束质子束流贯穿大型强子对撞机。
大型强子对撞机不仅是世界最大的粒子加速器，同时也是世界最大的机器，它位于瑞士、法国边境地区的地下100米深的环形隧道中，隧道全长27公里。
该项目负责人林恩·埃万斯表示：“下一步要让两束束流同时相向平行运行，然后对束流逐步加速，最后在高能量上进行对撞。”
探秘希格斯玻色子
大型强子对撞机启动是来自80多个国家和地区的约7000名科学家和工程师10多年奋斗取得的成果。中国近10所科研院所和高校的科研人员参加了对撞机上所有4个大型实验的大型探测器的建造。科学家希望，能够在对撞机前所未有的对撞能量帮助下，探秘“希格斯玻色子”和其他未解之谜。
希格斯玻色子44年前由英国物理学家彼得·希格斯预言，视之为物质的质量之源以及电子和夸克等形成质量的基础。希格斯提出，其他粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋，受它的作用产生惯性，最终有了质量。
在粒子物理学标准模型所预言的62种基本粒子中，只有希格斯玻色子迄今仍未“显形”。
另外，科学家期望借力对撞机研究“超对称理论”和宇宙大爆炸等内容。欧洲核子研究中心主管罗伯特·艾马说，他相信科学家将借助于这一机器获得重大突破性发现。
负责人不知后续时间
不过，大型强子对撞机逐步加速和对撞的过程极其复杂，埃万斯直言：“对今后的工作，要有耐心。”整个对撞机有9000多块磁铁，经过对这些磁铁修改参数并进行微调，才能保持束流运行在设计轨道上。两束束流运行稳定后，还要经过更复杂细致的同步联调，才能尝试和保证两束束流在正确的时刻和地点实现对撞。
欧洲核子研究中心从大型对撞机启动到对撞虽有初步计划，但没有确切时间表，因为必须根据进展中出现的情况随时调整。用埃万斯的话说，他都不知道后续工作的确切时间，因为情况随时都可能变化。不过，对于今年底之前实现5万亿电子伏特束流的对撞目标，他表示有信心。
数据处理如麦田寻针
参与大型强子对撞机上ＣＭＳ探测器建设的北京大学教授钱思进在日内瓦告诉《国际先驱导报》，大型强子对撞机一旦开始对撞，数据量极大，处理这些数据也需要很长时间。钱教授指出，如果将产生的数据刻成光盘，几天的数据量就可使光盘堆至数千米高。欧洲核子中心的5000多台最先进电脑只能处理其中的很小一部分，完成整个过程需要几万甚至几十万台计算机参与才行。
钱教授表示，数据分析包括在线分析和离线分析。在线分析如同在倾盆大雨中，以最快速度发现并挑出一滴红色雨点，存起来加以分析，如果不能及时抓住，红色雨点将永远消失在地面，没有任何找回的可能。而离线分析如同从草场或农田收割后的上百万个大草捆中挑出一根针，也就是从数万亿次对撞事例中挑出有用的稀有信号（如希格斯玻色子）。
这项工程的难度不亚于大型强子对撞机及其大型探测器的硬件建设。分析对撞数据的计算机程序需要多年开发、反复测试。数据分析也要成百上千的科技人员参与。
目前，整个工程只是刚刚开始。大型强子对撞机预计运行至少20年或更长，今后的实验和分析任务依然非常艰巨，更多、更好的成果将在长期运行和提高完善中获取和显现出来，短期内取得成果是不现实的。（国际先驱导报记者杨京德发自日内瓦）
链接“世界末日”危言耸听
科学家计划利用强子对撞机开展一系列实验，模拟宇宙大爆炸发生时的状态探索宇宙起源之谜。但有人指责对撞实验可能产生黑洞而“毁灭地球”。而这种危言耸听的说法，竟直接导致一名印度少女因惧怕而自杀。
印度警方说，这名来自中央邦的16岁少女查雅，10日喝下农药后被紧急送往医院接受救治，但最终丧命。女孩的父亲比哈里拉尔说：“查雅过去两天一直问我和其他亲人有关9月10日世界末日来临的事情……”
印度不少新闻频道过去两天一直播放讨论欧洲强子对撞机实验以及世界末日预言的节目。
欧洲核子研究中心的科学家说，实验是安全的，大型强子对撞机即便真的能造出黑洞，也只是个超级“迷你”、“短命”的黑洞，根本不会对地球造成任何影响。
链接世界最大冷却系统
大型强子对撞机的建造已历时十几年，难度很大，仅启动前的准备工作就非常繁多。据北京大学教授钱思进介绍，启动前主要是完成超导磁铁的冷却和质子束流的预加速，其中的最大难题，是将位于地下100米的27公里隧道中的数千块组成对撞机的大型超导磁铁冷却到零下271摄氏度。整个隧道分成等长的8段逐一冷却、通电并进行束流通过实验，每段冷却需要至少三四个星期，冷却后若在实验中出现任何问题又要升到室温排除故障，升温也需若干星期，一冷一热就要两三个月。尽管艰难，经过不懈努力，所有磁铁最终于今年7月全部冷却成功。因此，大型强子对撞机可以说是世界上最大的冷却系统，共加注了1万吨液氮和130吨液氦，其中液氦用量达世界年产量的约1％
[ 本帖最后由 xingyuan 于 2008-9-15 14:27 编辑 ] |
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发表于 2008-9-15 14:16:20
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