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世界最大直线加速器观测宇宙最微观粒子

发明科技控中国仪表网2008年03月01日 11:04人气:749

据《连线》杂志报道,世界上最长的直线加速器位于美国斯坦福大学一座毫不起眼的灰色建筑群内。美国斯坦福大学直线加速器实验室的科学家们曾获得过三次诺贝尔奖,他们目前正在收集首个科学证据,通过对撞正电子电子,证明宇宙中的物质比反物质更多。

    该实验室的下一个大型项目--直线加速器相干光源--将在明年出现在网络上。它发出的X射线自由电子激光将比现有X射线源强大约100亿倍,从而使研究人员们可以在化学反应期间拍摄原子和分子影片。

    1、世界最大直线加速器

世界最大直线加速器观测宇宙最微观粒子(组图)
世界最大直线加速器

    图中,这个重达4000吨的怪物设备位于两条曲线磁性光束通道的交叉处,探测并测量电子撞击电子时放射出的基本粒子。这个大型探测器可以对碰撞产生的所有粒子进行测量,不过微中子除外,因为微中子只能在其消除反应中巨大的能量后才能被探测到,而这些能量必须大到使科学家们能够发觉某种物质已丢失。

    2、马克II号探测器

世界最大直线加速器观测宇宙最微观粒子(组图)
 

马克II号探测器

    带状马克II号探测器位于对撞机实验大厅内,它是首个被用来测量直线加速器直线对撞机产生的粒子的探测器。借助分光计、发光监控器、电磁和液氩热量计,马克II号探测器可以测量由加速的高能正电子电子对撞产生的各种粒子,它于1986年出现在网络上,并在1990年被大型探测器所取代。

    3、分子观测台

世界最大直线加速器观测宇宙最微观粒子(组图)
 

分子观测台

    利用这个设备,科学家们可以直接制作生物分子图像,并研究其纳米结构。科学家们可以使用控制阵列(左上),或者遥控样品处理机器人(下)控制这台机器。装有名为Blu-Ice(内部研发)软件的机器人使得来自世界各地的科学家们可以将样品发送至实验室,并在制图器(右下)中遥控扫描这些样品。

    4、铀焊接

世界最大直线加速器观测宇宙最微观粒子(组图)
 

铀焊接

    这个项目(左上)是由美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的史蒂夫-康拉德森负责的,旨在研究放射性元素,包括铀的结构和焊接。软X射线进入光束线(左偏下),轰击了铜块(右上)上的铀样品。一双阿尔法辐射探测器(右偏下)可以探测到任何辐射泄漏,并在铀焊接威胁科学家之前即刻使X射线停止下来。康拉德森相信,从该实验中得出的资料将有助于科学家们制作预警模型,帮助核能研究、环境重建、高级燃料原料和燃料的再加工。

5、角分辨光电子发射能谱

世界最大直线加速器观测宇宙最微观粒子(2)
角分辨光电子发射能谱

  角分辨光电子发射能谱实验(顶)使科学家们得以进行复杂物质系统,如高温超导体和莫特绝缘体的详细研究。研究人员们可以直接窥视高真空室(底)内部,密切注意进行中的实验

  6、对撞器实验大厅

世界最大直线加速器观测宇宙最微观粒子(2)
对撞器实验大厅

  一个高耸的探测器单元(左上)位于对撞器实验大厅内的地下四层,它可以测量一个加速质子与高速电子对撞后释放的能量。直线的末端就是大型探测器,可以测量这些充满了能量的高速质子。地板上一排排的盒子是40个退役的磁铁,正等着进行校准,之后它们可以被安装在新直线加速器相干光源中,并于2009年出现在网络上。只需在图中心偏左处找出两个戴安全帽的人,就可以想像出这个房间的大小了。

  7、退火

世界最大直线加速器观测宇宙最微观粒子(2)
退火

  有时候,在不锈钢管道系统中会堆积一些液体,而这种不锈钢管道系统是被用来制作分光计的真空管。如果出现这种情况,科学家们就会采取所谓的“退火”手段。不幸的是,退火工序相当不易。在铝箔的紧紧包裹下,真空仪器被热带所包裹。热带给实验加热,除去管道系统表面的所有液体。如果不进行退火,就无法实现管道系统的真空状态。

  8、表面科学

世界最大直线加速器观测宇宙最微观粒子(2)
表面科学

  该实验将重新用到X射线源。表面科学需要管道系统与高真空设备进行缠结,旨在研究物质两种状态,如固态和液态的相互作用,需要用到一个分光计、一个质量分光计和一个电能分析器。科学家们利用特殊的低温抽气系统,可以对室温和正常气压下发生的化学反应进行观察,同时实现分光镜和电子探测所需的超高真空状态。

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