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How big is LHC 大型強子對撞機?

8.49 quilômetros!

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LHC 大型強子對撞機

大型強子對撞機(Large Hadron Collider,簡稱LHC)是一種粒子加速器:一種能讓微小粒子加速並使它們相撞的機器。它的主環周長26.7公里,直徑大約8.5公里,位於日內瓦附近地下的隧道中,橫跨法國與瑞士的邊界。

大小

歐洲核子研究組織(CERN)負責營運LHC,該組織給出的環周長(也就是繞行一圈的距離)為26659公尺。這個環並非正圓形,而是由8段弧形彎道與8段直線段組成。它大約8.5公里的直徑,是用周長除以圓周率(約3.14)算出來的,因此只是一個接近的近似值。

隧道本身則窄得多。在彎道段,隧道內部的寬度是3.7公尺。它位於地表下45到170公尺之間,沿著朝日內瓦湖緩緩傾斜的平面延伸。

整個環大部分的空間都裝滿了磁鐵。它的1232個主彎曲磁鐵,每個長15公尺,加總起來占了整個環大約18.5公里,也就是69%的長度。

大小比較

  • 這個環的直徑幾乎和聖母峰的高度差不多:環的直徑大約8.5公里,而聖母峰海拔則是8849公尺。
  • 跑者跑完一場馬拉松(42.195公里),相當於繞著這個環跑了大約1.6圈。
  • 大約240座(含端區共長110公尺)美式足球場首尾相接排列,就能繞這個環一圈。
  • 這條隧道的寬度,比一位身高1.7公尺的人身高的2倍還多一些;由這條隧道所繞成的整個環,寬度則是隧道本身的大約2300倍。

環內部的運作

兩束粒子(通常是質子)在各自獨立的管道中,沿著環以相反方向前進。每一束粒子每秒鐘會繞環運行11245圈,相當於每秒大約30萬公里,非常接近光速。

超導磁鐵能夠在不損失能量的情況下導電,負責在彎道處引導粒子束轉彎。為了運作,這些磁鐵必須冷卻到攝氏零下271.3度,比外太空還要冷。粒子束會在環上的四個地點相撞,那裡設有大型偵測器,記錄撞擊後飛散出來的粒子。

截至2026年,CERN將LHC描述為全世界最大、最強大的粒子加速器。2012年7月,該機構的科學家宣布發現了希格斯玻色子。這項發現證實了1964年首次提出的一個理論,用來解釋基本粒子如何獲得質量。

為前一部機器建造的隧道

這條隧道最初是在1984年到1989年間,為更早的對撞機——大型電子正子對撞機(簡稱LEP)而挖掘的。LEP於2000年關閉,好騰出隧道供LHC使用。沿用舊隧道省下了另外挖掘新隧道的成本。

CERN理事會於1994年12月核准興建LHC。它在1996年到2008年間建造完成,並於2008年9月10日首次啟動運轉。

參考資料

  • The Large Hadron Collider. CERN.
  • LHC Machine. Evans and Bryant, Journal of Instrumentation, 2008.
  • President Xi Jinping and Nepalese President Bidya Devi Bhandari Exchange Letters to Jointly Announce New Height of Mount Qomolangma. Ministry of Foreign Affairs of the People's Republic of China, 2020.
  • Marathon. World Athletics.
  • 2026 Official Playing Rules of the National Football League. NFL, 2026.

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