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How big is LHC 大型强子对撞机?

8.49 kilometroj!

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LHC 大型强子对撞机

大型强子对撞机(简称 LHC)是一台粒子加速器:一种能把微小粒子加速后使其相撞的机器。它的主环周长 26.7 千米,直径约 8.5 千米,位于日内瓦附近地下的一条隧道中,横跨法国与瑞士边境。

大小

欧洲核子研究组织(CERN)负责运营 LHC,给出的环形周长(即绕一圈的距离)为 2.6659 万米。这个环并非完美的圆形,而是由八段弧形轨道和八段直线轨道拼接而成。其约 8.5 千米的直径,是用周长除以圆周率(约 3.14)得到的,因此只是一个很接近的近似值。

隧道本身要窄得多,弧形路段内部宽度为 3.7 米。隧道位于地下 45–170 米深处,所在平面朝日内瓦湖方向缓缓倾斜。

环道的大部分空间被磁体占据。其中 1232 块主偏转磁铁每块长 15 米,加起来约占环道全长的 18.5 千米,相当于总长的 69%。

大小比较

  • 这个环的宽度几乎和珠穆朗玛峰的高度相当:环宽约 8.5 千米,而珠峰海拔为 8849 米。
  • 一名跑者跑完一场马拉松(42.195 千米),相当于绕这个环跑了约 1.6 圈。
  • 大约 240 个美式足球场(每个连同端区长 110 米)首尾相连,正好能绕环一圈。
  • 隧道的宽度比一位身高 1.7 米的人的两倍还要宽一点,而这整个环的宽度约为隧道宽度的 2300 倍。

内部发生了什么

两束粒子(通常是质子)在环内沿相反方向、各自独立的管道中运行。每束粒子每秒绕环 1.1245 万圈,相当于每秒约 30 万千米,非常接近光速。

超导磁铁能够导电而不损耗能量,用来引导粒子束通过弯道。为了正常工作,这些磁铁被冷却到 −271.3°C,比外太空还要冷。粒子束会在环上的四个位置发生对撞,那里的大型探测器会记录下飞溅而出的粒子。

截至 2026 年,CERN 称 LHC 是世界上最大、能量最高的粒子加速器。2012 年 7 月,那里的科学家宣布发现了希格斯玻色子。这一发现证实了 1964 年提出的一种理论,用来解释基本粒子如何获得质量。

为早期机器建造的隧道

这条隧道最初是在 1984 年至 1989 年间,为一台更早的对撞机——大型正负电子对撞机(简称 LEP)而挖掘的。LEP 于 2000 年关闭,好把隧道腾出来给 LHC 使用。重复利用这条隧道,省下了重新挖掘的费用。

欧洲核子研究组织理事会于 1994 年 12 月批准了 LHC 项目。它于 1996 年至 2008 年间建成,并于 2008 年 9 月 10 日首次启动。

参考资料

  • 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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