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CERN的大型加速器LHC建于瑞士日内瓦郊区地下100米深处,其圆形质子加速环道周长达27公里。
在LHC上进行实验,是在圆形的真空环道内加速质子(根据实验的不同,也可以加速铅离子)。质子在环道内飞行若干圈以后便可以被加速到非常接近于光速(光速为每秒30万公里)。
实验中设法使高速质子发生正面碰撞(对撞),同时详细研究碰撞时所发生的反应。进行这种实验,比如说,有可能解决诸如“物质为什么具有质量”、“充满宇宙的暗物质的本体是什么”、“是否真的存在着空间第四维”等物理学难题。
寻找希格斯粒子是LHC实验的主要目的之一
在LHC的圆形环道上有4处使质子发生碰撞的地点,每一处都安装有一套大型实验观测装置此外还有两套小型实验装置。
LHC的两套大型装置超环面仪器(ATLAS)和紧凑m子线圈(CMS)都担负着发现希格斯粒子的任务。两套装置进行实验的主要目的基本相同,然而却是由两个小组独立进行的互不相同的实验。这种安排可以激发两个小组的竞争意识,更重要的是,还可以把两者得到的新发现互作比较和印证。
实验的主要目的是要搞清楚物质为什么具有质量,也就是解决物质质量的起源问题。实验的关键是要找到希格斯粒子。那么什么是希格斯粒子?
现在的粒子物理学对基本粒子之间的相互作用已经有非常深入的研究。基本粒子是指物质的不能再分割的那些最小单元。粒子物理学目前有好几种理论,它们综合起来构成一种被称为“标准模型”(或“标准理论”)的框架。这种标准模型同以往所进行的大量实验的结果都十分吻合。
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