27 公里超导磁体环
加速器主体是一个周长 27 公里的超导磁体环,配有多组加速结构,用于把质子或离子的能量逐级推高。磁体工作在超导状态,通电时没有电阻、几乎不损耗能量。
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全球最大、能量最高的粒子加速器,周长 27 公里的超导磁体环。
官网地址 https://home.cern/science/accelerators/large-hadron-collider
大型强子对撞机(LHC)由欧洲核子研究中心(CERN)建造并运行,坐落在日内瓦附近瑞士与法国交界的地下 100 米隧道中。它用 27 公里的超导磁体环把质子或离子加速到接近光速并对撞,2008 年 9 月 10 日首次启动。环上装有 1232 个偶极磁体和 392 个四极磁体,磁体需冷却到 -271.3°C,比外太空还冷。对撞在 ATLAS、CMS、ALICE、LHCb 四个探测器位置发生,目前共有九项实验在运行。它面向基础物理研究,普通用户可以通过 LHC Page 1 实时查看运行状态;未公开参观与使用申请的具体办法。
大型强子对撞机(LHC)是欧洲核子研究中心(CERN)加速器复合体中的最新一环,也是目前世界上最大、能量最高的粒子加速器。它位于日内瓦附近、瑞士与法国交界的侏罗山地下 100 米的隧道内,主体是一个周长 27 公里的超导磁体环,配有若干加速结构,用来把质子或离子推到接近光速。
运行时,两束高能粒子在各自的束流管中沿相反方向行进,束流管保持超高真空,由超导电磁体产生的强磁场导向。超导电缆需要被液氦系统冷却到 -271.3°C 才能无电阻导电。磁体系统中包括 1232 个长约 15 米的偶极磁体(负责弯转束流)和 392 个 5–7 米长的四极磁体(负责聚焦束流),对撞前还会用另一种磁体把粒子“挤压”得更紧。所有加速器、服务设施与技术基础设施的控制都集中在 CERN 控制中心,束流在环上四个位置对撞,对应 ATLAS、CMS、ALICE、LHCb 四个粒子探测器。
对不同角色来说,它的用法差别很大:科研人员通过 ATLAS、ALICE、CMS、LHCb、LHCf、TOTEM、MoEDAL-MAPP、FASER、SND@LHC 九项实验的探测器分析对撞产生的粒子;工程与运行人员关注磁体、液氦与真空系统的维护;普通爱好者则可以直接打开 LHC Page 1,像科学家一样实时观看这台机器当前在做什么。
加速器主体是一个周长 27 公里的超导磁体环,配有多组加速结构,用于把质子或离子的能量逐级推高。磁体工作在超导状态,通电时没有电阻、几乎不损耗能量。
两束高能粒子在同一环内沿相反方向行进,分别走各自的束流管,束流管保持超高真空。加速到接近光速后,两束粒子被引导到四个位置发生对撞。
超导电磁体由特殊电缆线圈构成,需要冷却到 -271.3°C 才能进入超导态,这一温度比外太空还低。为此加速器大部分区段接入液氦分配系统,同时配套其他供给服务。
环上使用数千个不同种类和尺寸的磁体来引导束流,其中 1232 个偶极磁体每个长 15 米,负责把束流沿环弯转;另有 392 个四极磁体,每个长 5–7 米,用来聚焦束流。
束流在环上四个位置对撞,对应四台粒子探测器 ATLAS、CMS、ALICE 和 LHCb 的安装位置。探测器用于分析对撞产生的数量庞大的次级粒子。
LHC 上安装有九项实验:ALICE、ATLAS、CMS、LHCb、LHCf、TOTEM、MoEDAL-MAPP、FASER 和 SND@LHC。这些实验由来自全球各地研究机构的科学家合作运行。
普通用户可以通过 LHC Page 1 实时跟踪这台加速器的运行情况,查看方式与科学家探索物理前沿时所看的一致,不需要安装软件,打开网页即可。
加速器本身、各项服务以及技术基础设施的所有控制都集中在 CERN 控制中心一处。束流对撞、磁体与低温系统的调度均由此统一指挥。
ATLAS、CMS、ALICE、LHCb 等九项实验向全球合作组开放,需要对撞数据做标准模型检验或新物理搜索的团队可以依托这里的束流条件。
想让学生或自己直观了解加速器怎么工作,可以从 LHC Page 1 的实时运行画面切入,再对照 27 公里环、1232 个偶极磁体这些具体参数讲解。
适合用来理解超导、超高真空、液氦低温这些工程概念的真实尺度,例如 -271.3°C 的冷却温度与 100 米地下隧道。官网未公开面向学生的实习或参观申请入口。
这是一台基础物理研究装置,文本生成或图像处理等任何 AI 功能,把它当作 AI 工具使用会完全偏离用途。
官网在本页未说明参观预约方式、开放时间与名额限制,需要先自行确认是否有对应入口再安排行程。
“Large”指它的尺寸,周长约 27 公里;“Hadron”是因为它加速的质子和离子都属于强子这一类粒子;“Collider”则因为粒子分成两束沿相反方向行进,并在机器四周的四个点被引导对撞。
2008 年 9 月 10 日首次启动,是 CERN 加速器复合体中最新加入的一环。
可以。官网提供 LHC Page 1,实时展示这台加速器的运行状态,观看方式和科学家探索物理前沿时使用的一样,打开网页即可,不需要账号或安装软件。
电磁体由特殊电缆线圈绕成,只有在超导状态下才能无电阻、无能量损耗地导电,而这需要把磁体冷却到 -271.3°C。这个温度比外太空还低,因此加速器大部分区段接入了液氦分配系统。
束流在环上四个位置对撞,对应 ATLAS、CMS、ALICE 和 LHCb 四台粒子探测器。
粒子本身极其微小。官网给出的类比是:这相当于从 10 公里外射出两根针,精度要高到它们能在中途相遇。
| 工具 | 编辑评分 | 价格 | 核心功能 | 平台 |
|---|---|---|---|---|
| 欧洲大型强子对撞机LHC本工具 | 4.2 | 未标价 | 27 公里超导磁体环;接近光速对撞;液氦极低温冷却;1232 个偶极磁体 | Web |
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