哥伦比亚大学将为世界上最大的原子加速器——大型强子对撞机进行升级

哥伦比亚大学(Columbia University)将领导一个科学家团队,努力增强大型强子对撞机(LHC)的阿特拉斯探测器的能力。大型强子对撞机是世界上能量最高的粒子加速器,旨在通过将质子粉碎在一起,产生自然界中最微小、最奇异的亚原子粒子。

多年,7500万美元的项目,由国家科学基金会(NSF)资助,ATLAS探测器可以充分利用增加亮度,或碰撞,LHC加速器的升级计划,由欧洲核研究组织,被称为欧洲核子研究中心。

lhc被安置在地下,深埋于法国和瑞士之间的国际边界之下,它在一圈超导磁体中加速质子,使其在碰撞和爆炸之前几乎达到光速,从而产生以前从未见过的粒子。

“这些改进将使科学家们能够突破发现的边界,增加发现全新现象的可能性——从额外的空间维度到暗物质的构建块,”哥伦比亚大学物理学教授、该项目的首席研究员Michael Tuts说。“它们将为粒子物理学打开一扇新的窗户,让我们更接近于解码宇宙的真实运作方式。”

升级地图集的工作预计本月开始,并将持续五年以上。哥伦比亚大学的研究小组将在位于纽约欧文顿的尼维斯实验室设计、制造和测试ATLAS系统的关键电子元件,该实验室是该大学高能实验粒子和核物理学研究的主要中心,然后将这些元件运至海外安装在ATLAS上。

哥伦比亚大学物理系的约翰·帕森斯(John Parsons)和古斯塔夫·布鲁吉曼斯(Gustaaf Brooijmans)将指导该项目的哥伦比亚技术部分,该部分将为博士后和研究生提供培训机会。

重达7000吨的阿特拉斯是迄今为止为粒子对撞机建造的最大的探测器,它就像一个巨大的“数码相机”,捕捉碰撞产生的粒子碎片以供进一步分析。它是由来自38个国家的3000多名科学家和工程师以及近200所大学和实验室的国际合作在1998年至2008年间建成的。美国国家科学基金会颁发的阿特拉斯探测器高亮度升级奖继续进行国际合作。

2012年,阿特拉斯的研究人员和紧缩性介子螺线管(CERN的另一个探测器)联合发现了一种长期理论化的粒子,称为希格斯玻色子,这是物理学所谓的“标准模型”中缺失的一块,该模型描述了基本粒子及其相互作用。2013年,希格斯粒子获得了诺贝尔物理学奖,它标志着宇宙中存在一种看不见的能量场,这种能量场向其他粒子灌输质量。

欧洲核子研究中心表示,高亮度大型强子对撞机的升级预计将于2025年完成,这将使ATLAS探测器的碰撞总数增加10倍,使科学家能够更有效、更快地收集数据。

科学家们希望更高的光度能让他们继续寻找暗物质,暗物质占我们宇宙的25%;捕获和分析新的粒子、相互作用和物理特性;提高计算能力,与世界各地的科学家共享这些数据。

该奖项支持的哥伦比亚国家科学基金会地图集升级项目包括以下机构:亚利桑那大学波士顿大学芝加哥大学伊利诺伊大学香槟分校,印第安纳大学,密歇根大学,密西根州立大学,纽约大学,北伊利诺伊大学,俄勒冈大学宾夕法尼亚大学匹兹堡大学南卫理公会大学,加州大学欧文分校纽约州立大学石溪分校大学一起,德克萨斯大学阿灵顿,奥斯大学。

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