紧凑型直线对撞机(CLIC)——大型强子对撞机未来的接班人?

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 Connor Feng • 2019-09-07 18:16:09 来源:前瞻网 E3749G0

大型强子对撞机是当今世界上最强大的粒子加速器,论能量和物理学前沿的研究能力,它我我嘴笨 无人能及。但你这个 切荣耀都很多过眼云烟,在2035年左右,你这个 17英里长的强子对撞机也不意味退役,那很多为啥在么在办呢?

世界各地的竞争势力现在都会争先恐后地争取资金支持,好确保朋友的对撞机理念成为下很多接班LHC的重大科研仪器。预印本平台arXiv在8月13日发表的一篇论文中描述了其中很多设计理念,理念中的对撞机被称为紧凑型直线对撞机(CLIC, Compact Linear Collider),你这个 拟议中的大型亚原子超电磁炮看起来很有希望。希格斯玻色子的真正性质是有哪些?它和顶夸克有有哪些关系?亲戚朋友能在标准模型之外找到你这个物理学的你这个任何线索吗?CLIC或许也能回答有有哪些问题,但它时要一台比曼哈顿时要长的粒子对撞机。

亚原子的直道加速赛

大型强子对撞机(LHC)会将你这个被称为强子的重粒子撞击在一块儿(你体内都会一堆强子,质子跟生子很多你这个 微观家族最常见的代表粒子),在大型强子对撞机上,强子会在很多巨大的圆圈里一圈又一圈地旋转,在传输带宽接近光速的很多撞击在一块儿。大型强子对撞机的能量是地球上任何你这个设备都无法比拟的,这我我嘴笨 很令人印象深刻,但整个撞击过程却显得不为啥混乱,毕竟强子很多你这个聚集在一块儿的粒子,它顶端蕴藏着更小、更基本的东西,当强子破碎的很多,它们的有有哪些“内脏”就会散落一地,这后来分析变得非常复杂性。

相比之下,CLIC的设计要更简单、更干净、更精准。CLIC是意味使用电子和正电子这五种轻重量基本粒子代替强子。这台加速器将沿着一条绳子 直线加速粒子,长度从7英里到31英里(1四十公里到200公里)不等,这取决于最终的设计。

但所有的有有哪些好事都没没有 快趋于稳定。按照目前的计划,在2035年,也很多大型强子对撞机逐渐退役的很多,第一代CLIC是意味以32000千兆电子伏(GeV)运行,这还必须大型强子对撞机最大功率的三十分之一。事实上,即使是CLIC目前的终极运行能力目标,3万亿电子伏特(TeV),很多到大型强子对撞机目前能力的三分之一。

没有 ,是意味很多先进的新一代粒子对撞机无法超越亲戚朋友现在的粒子对撞机,那它的趋于稳定又有有哪些意义呢?

希格斯猎人

对此,CLIC给出了很多的答案,与其更努力地工作,它都也能更聪明地工作。

大型强子对撞机的主要科学目标之一是就寻找希格斯玻色子,这是五种科学家们老会 在寻找的粒子,它能把另一方的质量借给你这个粒子。在20世纪200年代和90年代,当时大型强子对撞机还在设计当中,很多亲戚朋友从不挑选希格斯粒子是是否真的趋于稳定,亲戚朋友也谁能谁能告诉我它的质量和你这个性质是有哪些。很多,亲戚朋友时要建立很多比较通用的仪器,它时要都也能研究多种是意味发现希格斯玻色子的相互作用,而亲戚朋友后来也我我嘴笨 做了很多的仪器(即LHC)。

现在,亲戚朋友是意味知道希格斯玻色子是真实趋于稳定的了,很多亲戚朋友大都也能将对撞机的研究范围缩得更窄你这个。很多做语录亲戚朋友就也能制造尽是意味多的希格斯玻色子,挂接更多有趣的数据,更多地了解你这个 神秘又基本的粒子。

接下来说的是意味会有你在这周遇到的最奇怪的物理术语了:Higgsstrahlung,是的,你没看错。粒子物理学蕴藏很多叫做轫致辐射的过程,一堆热粒子挤在很多小盒子里的很多就会产生你这个 独特的辐射。通过比拟,当你以高能量将很多电子撞向很多正电子时,它们会相互毁灭,爆发一定量能量和产生新的粒子,其中都会很多Z玻色子和很多希格斯玻色子,这很多Higgsstrahlung。

在32000千兆瓦的电子伏(GeV)条件下,CLIC很多产生Higgsstrahlung的巨大工厂。

顶夸克

基于对探测器和粒子碰撞的复杂性模拟,波兰华沙大学(University of Warsaw)物理学家、CLIC合作项目成员亚历山大·菲利普·扎内基(Aleksander Filip Zarnecki)在最新的论文中解释了该设施设计的最新情況。

借助CLIC,科学家们希望在很多干净、易于研究的环境中都也能尽是意味多地产生希格斯玻色子,很多亲戚朋友就能对你这个 粒子有更多的了解:希格斯粒子必须很多吗?它们会相互作用吗?希格斯玻色子与亚原子物理学主流理论标准模型中所有你这个粒子的相互作用有多强?

同样的原理也适用于顶夸克,顶夸克是人类最不了解和最稀有的夸克。你是意味没为啥在么在听说过顶夸克,是意味它不为啥孤僻——它是最后很多被发现的夸克,很多亲戚朋友也很少见到它。但即使是在初始阶段,CLIC也是意味生产共要200万个顶夸克,这都也能为科学家们提供大型强子对撞机和你这个现代对撞机都无法提供的统计能力。有了很多的基础,CLIC的研究小组希望都也能研究顶夸克衰变的过程,顶夸克的衰变过程也很少趋于稳定,但当你有了一百万个顶夸克,你也许就能学到你这个有哪些东西。

但这还都会CLIC的详细目标。当然,更加充分地了解希格斯玻色子和顶夸克是一回事,但CLIC的巧妙设计还使其突破了标准模型的边界。到目前为止,大型强子对撞机在寻找新粒子和新物理方面都空手而归,我嘴笨 它还有你这个年的时间,但随着时间的推移,新发现的希望正在逐渐减少。

而通过产生无数希格斯玻色子和顶夸克,CLIC都也能寻找新物理学的线索。是意味趋于稳定五种未知粒子或相互作用语录,你这个 未知粒子或相互作用就会微妙地影响希格斯玻色子和顶夸克的行为、衰变过程和相互作用。CLIC甚至还是意味会产生暗物质粒子(暗物质是五种看不见的神秘物质,它改变着宇宙天体的轨迹),但该设施无法直接看得人暗物质,是意味它很多看不见的,不过物理学家都也能发现在撞击事件中消失的能量或动量,是意味我我嘴笨 有能量是意味动量莫名其妙地消失语录,没有 有有哪些迹象就非常明确地表明撞击中我我嘴笨 趋于稳定了你这个古怪的事情。

没有 知道CLIC是意味会发现有哪些,但无论何如,是意味亲戚朋友想继续了解宇宙中的已知粒子、并发现你这个新粒子语录,亲戚朋友就时要要超越现在的大型强子对撞机。

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