大型強子對撞機首次加速原子：達到接近光速

　　北京時(shí)間8月6日消息，據國外媒體報道，7月25日，歐洲核子研究中心(CERN)大型強子對撞機(Large Hadron Collider，LHC)研究團隊又取得了一項突破，他們使帶有電子的原子加速到接近光速。該實(shí)驗的目的是檢驗利用LHC產(chǎn)生高強度伽馬射線(xiàn)的可行性，以推動(dòng)物理學(xué)前沿研究。

　　或許有人對這些是否真的是人類(lèi)加速到接近光速的第一批“原子”還存在疑問(wèn)，這涉及一個(gè)語(yǔ)義學(xué)問(wèn)題;大型強子對撞機是世界上最大的粒子加速器，一直在進(jìn)行原子核的加速，這也是人們有時(shí)會(huì )將這臺大型儀器稱(chēng)為“原子粉碎機”的原因。此前LHC還從未處理過(guò)帶有電子的原子核。CERN在聲明中解釋稱(chēng)，研究人員加速了鉛原子核，每個(gè)原子核都有一個(gè)電子環(huán)繞，在相對低能量的離子束中加速了“大約一個(gè)小時(shí)”。鉛原子正常情況下具有82個(gè)電子，研究人員將其中81個(gè)電子剝離，實(shí)際上使鉛原子變成帶正電荷的離子。接著(zhù)，研究人員“將LHC提高到最高功率，使離子束保持了大約兩分鐘再發(fā)射出去”。在后續測試中，研究人員用一組較小的原子使全功率離子束保持了兩個(gè)小時(shí)。

　　LHC物理學(xué)家米凱拉·紹曼(Michaela Schaumann)表示，加速帶有電子的原子很有挑戰性，因為“真的很容易將電子意外剝離……當這種情況發(fā)生時(shí)，原子核就會(huì )撞到離子束所在的管壁，因為此時(shí)它的電荷已經(jīng)不再與LHC的磁場(chǎng)同步?！?/p>

　　這項耗資數百萬(wàn)歐元的實(shí)驗具有自我保護措施，即光束在變得不穩定時(shí)會(huì )被自動(dòng)棄置，以保護大型強子對撞機。

　　不過(guò)，研究人員稱(chēng)，這些復雜的原子束要比原先預計的穩定得多。紹曼表示，這是一個(gè)不錯的結果，可以為一系列新的實(shí)驗提供可能。這其中，最有趣的實(shí)驗應該是利用這些復雜原子作為伽馬射線(xiàn)源，使LHC變成一個(gè)伽馬射線(xiàn)工廠(chǎng)。當LHC將原子加速到接近光速時(shí)，用激光激發(fā)電子從高能態(tài)轉向低能態(tài)，就會(huì )釋放出光子。在LHC的加速下，這些光子將具有伽馬射線(xiàn)的波長(cháng)和能量。相比已有的用電子束產(chǎn)生伽馬射線(xiàn)的手段，利用LHC產(chǎn)生的伽馬射線(xiàn)強度會(huì )更高，可以用于新型粒子物理學(xué)實(shí)驗及暗物質(zhì)的探索。