国际直线对撞机国际直线对撞机的技术挑战

发布网友 发布时间：2024-12-05 05:59

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热心网友 时间：2024-12-13 01:48

国际直线对撞机在探测能量方面，目标范围远超以往正负心子对撞机。为了获得500 GeV对撞所需的250 GeV束流能量，需要的加速电压相当于1670亿个标准5号电池头尾相接的电压。

加速梯度是加速器中粒子能量增长的关键，其常用中位是伏特每米。高加速梯度可以使国际直线对撞机更短、更便宜。对于一定长度的机器，加速梯度决定了电子和正电子最终对撞时的能量。超导腔的加速梯度上限由物理原理决定，15年前最高值为5兆伏每米，经过研究，现加速梯度大幅提高，目标值为31.5兆伏每米。

超导技术是加速器中带电粒子加速的关键。能量脉冲输入超导铌腔建立加速电场。超导腔置于液氦中，低温恒温器将超导腔与外界环境隔热。直线加速器包含8000个大约1米长的超导腔，用于加速电子和正电子。

为了获取新物理发现，国际直线对撞机需要高亮度，即单位截面的对撞速率。亮度挑战主要在于把正负电子压缩到小束团，并使束团头对头对撞。这要求超过100亿个电子或正电子挤入一个大约5纳米高、500纳米宽的束团中。高级反馈技术用于控制束团对撞。

粒子探测器是国际直线对撞机的关键组件。探测器包围对撞点，收集并解析对撞过程及产生的新粒子信息。探测器高约12米，重几千吨，包含组件、电缆和强磁场磁铁。采用当今世界最先进的技术，探测器记录对撞过程及其产生的粒子信息。数以百万计的电子学通道确保数据无遗漏。这些数据可用于重建对撞过程，进行物理机制分析，寻找暗物质粒子、希格斯粒子、超粒子或未预料到的事物。

基于这些数据，国际直线对撞机的探测器将使我们以前所未有的精度研究粒子对撞过程，推进物理科学的边界。这些分析结果将提供深入了解对撞物理机制的宝贵信息，促进对暗物质、希格斯粒子等领域的研究。

国际直线对撞机 (International Linear Collider），简称ILC。是继国际热核聚变实验反应堆(ITER)计划启动之后人类又一项大规模的国际合作计划项目。拟议中的直线对撞机是一台超高能量的正负电子对撞机，它由两台大型超导直线加速器组成。首期目标是分别将正负电子加速到2500亿电子伏特的能量，质心系能量达到5000亿电子伏特，将建造在总长约30公里的地下隧道里，涉及大量最先进的加速器技术、探测器技术及其他通用高科技技术。