40国用15年耗资52亿美元！带你走进人类建造的最强机器

据欧洲核子研究中心（CERN）官网近日 道，经过3年多维修和升级，世界上最强大的粒子加速器——大型强子对撞机（LHC）“王者归来”。

4月22日，两束质子以4500亿电子伏特（450GeV）的注入能量在LHC约27公里的环周围以相反方向循环，这标志着该设施新一轮数据收集工作正式开始，预计将持续4年。

欧洲大型强子对撞机是现在世界上最大、能量最高的粒子加速器，是一种将质子加速对撞的高能物理设备。

作为欧洲核子研究中心加速器综合体的最新成员，LHC是人类迄今建造的最大最复杂的科学设备。这里汇集了来自大约80个国家的7000名科学家和工程师，由40个国家历时15年共同建造而成，耗资52亿美元。

大型强子对撞机坐落于日内瓦附近瑞士和法国的交界侏罗山地下100米深·总长27.2公里（含环形隧道）的隧道内，这是先前大型电子正子加速器所使用隧道的再利用，隧道本身直径三米，位于同一平面上。2008年9月10日，对撞机初次启动进行测试。

加速器通道中，主要是放置两个质子束管。加速管由超导磁铁所包覆，以液态氦来冷却。管中的质子是以相反的方向，环绕着整个环型加速器以接近光速的速度运行。除此之外，在四个实验碰撞点附近，另有安装其他的偏向磁铁及聚焦磁铁。

每台机器将粒子束加速到给定的能量，然后再将其注入链中的下一台机器，下一台机器将光束带到更高的能量，依此类推。大型强子对撞机是这条链中的最后一环，在这里光束达到其最高能量。

在碰撞之前，大型强子对撞机利用另一种类型的磁体“挤压”粒子，让它们彼此靠得更近，以增加它们成功相撞的机会。这些粒子非常小，让它们相撞，就如同让从相距10公里的两地发射出来的两根针相撞一样。

粒子加速器的真空管长度可达几十公里，涉及众多学科领域，是超高真空和高真空技术的典型代表。

从CERN早期的加速器到到最近发现希格斯玻色子的大型强子对撞机，真空一直是加速粒子在光束线中移动必不可少的条件，是超高真空和高真空技术的典型代表。长达27公里的光束管内必须保持着超高的真空环境，所以每隔一段距离，就有一台离子泵在工作。

截止到目前，已经有3000多台各种型号的离子泵在欧洲核子研究中心装机，由安捷伦真空提供。

除了真空获得技术外，为了维持超高真空，保持尽可能低的泄漏率也至关重要。据悉，欧洲核子研究中心与普发真空合作，运用了其先进的真空检漏技术，检漏仪可检测到小于5 x 10-13Pa·m3/s 的泄漏，为粒子物理学研究提供关键的超高真空环境。

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