暗物質突破！大型強子對撞機剛剛成功地加速了它的第一批原子

瑞士和法國下方的大型強子對撞機剛剛將首批原子加速到接近光速的速度，其結果「超出了預期」。

這個測試是一個令人興奮的概念驗證，它可能會導致一系列突破性的實驗，甚至可能產生新的物質類型，比如暗物質。

通常，大型強子對撞機以加速質子束在長達27公里(17英里)的隧道內以驚人的速度運行而聞名，它們會互相碰撞，看看會發生什麼奇怪的、奇妙的、新的粒子。

LHC的實驗導致了希格斯玻色子在2012年的發現，從那時起，它給了我們一系列奇怪的新亞原子粒子，給我們帶來了新物理學的誘人暗示，也幫助我們確認了現實的極限。

但儘管進行了10年的實驗，這是研究人員第一次不僅將原子核注入機器，而且還將鉛原子注入一個電子。

這個實驗是伽瑪工廠的概念證明，它將使LHC變成一個伽瑪射線工廠，能夠產生大量的粒子，甚至是新的物質，比如暗物質。

大型強子對撞機的工程師Michaela Schaumann說:「我們正在研究如何拓寬歐洲核子研究中心目前的研究項目和基礎設施的新思路。」

「發現可能性是第一步。」

在每年一度的冬季關閉前的四個星期里，研究人員每年都要進行實驗，並將質子對撞換成原子核。

但今年，他們花了幾天時間測試一種新東西——加速整個原子。

科學家們以前從未這樣做過的原因是因為鉛原子是易碎的，而且很容易意外地奪走電子，導致原子核撞到束流管的壁上。

像你想像的那樣，把高能的原子束噴進一個由敏感磁鐵包圍的非常昂貴的機器里，並不理想。

在這個實驗之前，物理學家們首先在LHC中加速了氙核，他們還在超級質子同步加速器中測試了部分剝離的鉛離子，這是CERN的第二大加速器。

將鉛原子注入LHC是最後一步。

在第一次試驗中，研究小組注入了24束原子，並在LHC內部實現了一個小時的低能量穩定光束。

然後，他們把大型強子對撞機的功率調到最大，並維持了大約兩分鐘，直到它關閉。

Schaumann說:「如果有太多的粒子偏離了軌道，大型強子對撞機就會自動拋出光束。」「我們的首要任務是保護LHC及其磁體。」

在磁體複位後，研究小組又嘗試了一次，只使用了6個原子束——這一次，他們能夠讓光束保持兩小時的循環，然後故意將其丟棄。

物理學家Witold Krasny說:「我們預測，這種特殊類型的粒子束在LHC內部的生命周期將至少是15個小時。」

「我們很驚訝地發現，這段生命可以長達40個小時。」現在的問題是，我們能否通過優化準直儀的設置來在更高的強度下保持相同的光束壽命，準直儀的設置在這個特殊的運行過程中仍然為質子設置。

如果研究人員能夠優化這些原子束，下一步將是用激光發射循環的原子，使電子躍遷到更高的能級。

當電子再次下降時，它以光的粒子的形式射出能量。

但在LHC內部，原子的運動速度將接近光速，因此粒子的能量將會高得令人難以置信，其波長將被壓縮，將其變成伽瑪射線。

這些伽馬射線足夠強大，可以產生諸如夸克、電子和介子之類的粒子。它們也能轉化成巨大的粒子甚至可能是新型的物質，比如暗物質。

「它們也可能是新型粒子束的來源，比如介子束，」歐洲核子研究中心的一份新聞稿解釋道。

我們還有很長的路要走，但這是令人興奮的第一步，可能會在LHC開創科學的新時代。我們不能等待。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！