物理学家首次探测到由粒子对撞机制造的亚原子中微子

物理学家首次探测到由粒子对撞机制造的亚原子中微子这种粒子在1956年首次被发现，并在使恒星燃烧的过程中发挥了关键作用。这一发现有望帮助物理学家了解宇宙中最丰富的粒子的性质。这项工作还可以揭示出宇宙中微子的情况，这些中微子会长途跋涉并与地球发生碰撞，为了解宇宙的遥远部分提供了一个窗口。这是"前向搜索实验"（FASER）的最新成果，这是一个由国际物理学家小组设计和建造的粒子探测器，安装在瑞士日内瓦的欧洲核子研究理事会（CERN）。在那里，FASER检测由欧洲核子研究中心的大型强子对撞机产生的粒子。加州大学欧文分校粒子物理学家和FASER合作项目共同发言人乔纳森-冯（JonathanFeng）说："我们从一个全新的来源--粒子对撞机当中发现了中微子，在那里你有两束粒子以极高的能量砸在一起。"他发起了这个项目，UCI和21个合作机构的80多名研究人员参与其中。FASER粒子探测器位于欧洲核子研究中心大型强子对撞机的地下深处，大部分是用欧洲核子研究中心其他实验的备件建造的。信用：照片由欧洲核子研究中心提供欧洲核子研究中心的粒子物理学家布莱恩-彼得森周日代表FASER在意大利举行的第57届RencontresdeMoriond弱电相互作用和统一理论会议上宣布了这些结果。中微子是由已故UCI物理学家和诺贝尔奖得主FrederickReines在近70年前共同发现的，是宇宙中最丰富的粒子，"对建立粒子物理学的标准模型非常重要，"FASER联合发言人JamieBoyd说。"但是在对撞机上产生的中微子从未被实验所探测到。"自从Reines和UCI物理学和天文学教授HankSobel等人的开创性工作以来，物理学家研究的大多数中微子都是低能量的中微子。但是FASER检测到的中微子是在实验室中产生的最高能量的中微子，与深空粒子在我们的大气层中引发巨大的粒子雨时发现的中微子相似。Boyd说："它们能以我们无法了解的方式告诉我们关于深空的情况。大型强子对撞机中的这些非常高能量的中微子对于理解粒子天体物理学中真正令人兴奋的观察结果非常重要。"FASER本身在粒子探测实验中是新的和独特的。与欧洲核子研究中心的其他探测器相比，如ATLAS，它有几层楼高，重达数千吨，而FASER大约只有一吨，可以整齐地放在欧洲核子研究中心的一个小侧隧道内。而且，它只花了几年时间就利用其他实验的备件进行设计和建造。UCI实验物理学家戴夫-卡斯帕说："中微子是大型强子对撞机上更大的实验无法直接探测到的唯一已知粒子，所以FASER的成功观测意味着对撞机的全部物理学潜力终于被开发出来了。"除了中微子，FASER的另一个主要目标是帮助识别构成暗物质的粒子，物理学家认为暗物质包括宇宙中的大部分物质，但他们从未直接观察到。FASER尚未发现暗物质的迹象，但随着大型强子对撞机将在几个月后开始新一轮的粒子对撞，该探测器已经准备好记录任何出现的暗物质。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350507.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350507.htm

大型强子对撞机实验检测到第一个“人造”中微子

大型强子对撞机实验检测到第一个“人造”中微子中微子是宇宙中最丰富的粒子之一，但这些游荡的宇宙粒子与传统物质发生相互作用的可能性极低。据参与新实验的研究人员克里斯托瓦奥-维莱拉（CristovaoVilela）说，在大型强子对撞机这样的质子对撞机中也会"大量"产生中微子。虽然这些中微子以前从未被直接观测到过，但名为FASER（前向搜索实验）和SND（散射和中微子探测器）@LHC的实验采用了两种不同的方法，成功地观测到了这些中微子。FASER合作是一项重要的研究工作，旨在观测轻粒子和中微子等弱相互作用粒子。相比之下，SND@LHC则专门针对中微子，采用的探测器战略性地安装在大型强子对撞机内预计会出现高中微子通量的位置。FASER是首个探测源自大型强子对撞机的中微子的实验。最近发表的一项研究报告称，FASER的研究人员利用一个在很短时间内建造的"非常小巧、廉价的探测器"捕捉到了153次高能中微子相互作用。这些中微子确实拥有在实验室环境中记录到的最高能量，但有可能为进一步全面研究这些难以捉摸的粒子的特性铺平道路。继FASER之后，SND@LHC实验又记录了8个涉及中微子的"事件"。研究人员分析了探测器在2022年7月至11月期间收集到的数据，称他们的科学发现"非常成功"。维莱拉说，既然中微子终于在实验室中被探测到了，那么粒子物理学标准模型中的一些谜团就有可能得到更好的理解和研究。大型强子对撞机的科学家们还将继续运行FASER实验多年，预计收集到的数据"至少"会增加10倍。FASER探测器尚未满负荷运行，但在未来几年中，该实验将产生有关高能中微子相互作用的"精美细节"。此外，欧洲核子研究中心正在探索在大型强子对撞机现场建造的一个新的地下洞穴，其唯一目的是探测"数百万"中微子相互作用和其他与暗物质有关的现象。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380129.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380129.htm

《三体》电视剧从北京正负电子对撞机取景 物理学家纷纷追剧

《三体》电视剧从北京正负电子对撞机取景物理学家纷纷追剧他还表示，粒子物理微信群的小伙伴有很多人在追剧，“可以说，三体电视剧实打实地吸引了物理学家的目光，获得了科学家小伙伴们的认可。”据其透露，《三体》电视剧第一集，杨冬在良湘加速器的粒子物理实验的镜头，就是在北京正负电子对撞机国家实验室取景的。电视剧中的“良湘加速器”是现实中的北京正负电子对撞机，位于北京市石景山区玉泉路19号乙的中科院高能物理研究所。据上游新闻报道，中国科学院高能物理研究所负责宣传的一位工作人员也证实，《三体》电视剧版剧组是2020年在北京正负电子对撞机国家实验室取景，整个拍摄也就几个小时。《三体》电视剧团队还邀请粒子物理学家刘倩教授作为科学顾问，很细节的是，杨冬手里拿着的粒子物理实验结果，其实就是北京谱仪II的运行状态报告。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339829.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339829.htm

设想中的C3冷铜对撞机有望重新定义粒子物理学的能效

设想中的C3冷铜对撞机有望重新定义粒子物理学的能效自从2012年发现希格斯玻色子以来，物理学家们一直希望建造新的粒子对撞机，以便更好地了解这种难以捉摸的粒子的特性，并在更高的能量尺度上探测基本粒子物理学。诀窍在于，这样做需要能量--大量的能量。一台典型的对撞机需要数百兆瓦（相当于数千万个现代灯泡）来运行。这还不算建造这些设备所需的能源，所有这些加起来就会产生一件事：大量的二氧化碳和其他温室气体。现在，来自美国能源部SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的研究人员已经想好了如何让一个方案：更加节能的冷铜对撞机（C3）。为了了解如何做到这一点，他们考虑了适用于任何加速器设计的三个关键方面：科学家们将如何操作对撞机、对撞机本身首先是如何建造的，甚至是对撞机的建造地点--这对项目的整体碳足迹有着重大的影响，即使是间接影响。拟建的冷铜对撞机光束隧道剖面图。资料来源：EmilioNanni/SLAC国家加速器实验室"在讨论大科学时，现在必须不仅考虑财务成本，还要考虑环境影响，"SLAC助理教授、新论文的共同作者之一CaterinaVernieri说，该论文发表在PRXEnergy上。该论文发表在《PRXEnergy》上。SLAC助理教授、另一位合著者EmilioNanni对此表示赞同。"作为科学家，我们都希望不仅通过我们的发现，而且通过我们的行动来激励公众和后代，"Nanni说。"这就要求我们既要考虑潜在的科学影响，也要考虑对我们社区的整体影响。让设施更具可持续性将有助于实现这两个目标。"对撞机设计变化与环境影响对于能够探测希格斯粒子及其他粒子的下一代加速器，有许多不同的建议，C3是其中之一，不过它们都遵循两种基本设计之一：线性加速器，如C3和拟议中的国际直线对撞机；同步加速器，或未来的环形加速器，如未来环形对撞机或环形电子正负电子对撞机。它们各有利弊。值得注意的是，同步加速器可以重复循环粒子束，这意味着它们可以在多个循环中收集数据。不过，它们也有局限性，因为质子和电子等带电粒子在路径弯曲成圆形时会损失能量，从而增加功耗。直线加速器不存在能量损失问题，因此可以获得更高的能量，为新的测量提供了可能，但它们只使用一次光束，要实现更高的数据传输率，它们需要使用高强度的光束。C3的目标是通过新的设计，包括在更多点向加速器输入更精确的定制电磁场以及新的低温冷却系统，来解决大多数直线加速器在长度与能量方面的限制。该项目还旨在使用更多可互换部件和可显著降低成本的建造方法，最终制造出一个成本相对较低的小型对撞机--短至约五英里--但仍能探索粒子物理学的极端前沿。让大物理更具可持续性尽管如此，拟议中的C3对撞机仍将耗费大量资源来建造和运行，因此其支持者从如何运行加速器本身入手，将大型物理项目的碳足迹纳入考虑范围，从而解决了人们日益关注的问题。一直以来，物理学家都不太关注如何运行加速器，至少在能源效率方面。然而，SLAC和斯坦福大学的研究小组发现，一些细微的变化，如改变粒子束的结构和改进产生驱动粒子束的电磁场的克利斯特伦的运行方式，都能带来不同的效果。这些改进加在一起，可以将C3的电力需求从大约150兆瓦减少到77兆瓦，或者说减少近一半。Vernieri说："如果能减少50%，我就心满意足了。"另一方面，研究小组发现，建筑本身可能是C3碳足迹的主要来源，尤其是在全球转向使用更多可再生能源的情况下。研究人员建议，使用不同的材料，如不同形式的混凝土，以及注意材料的制造和运输方式，可以帮助降低对全球变暖的影响。此外，C3的体积也比其他加速器方案小得多--只有8公里长，这将减少材料的总体使用量，并允许建筑商选择可以简化和加快施工的地点。研究人员还考虑了C3项目的选址问题，因为这可能会影响为对撞机提供动力的化石燃料与可再生能源的组合，或者可能会建造一个专门的太阳能发电场，与储能系统一起满足加速器的需求。未来对撞机的可持续性比较最后，SLAC-斯坦福团队研究了C3与其他未来对撞机方案的比较，以及线性对撞机和环形对撞机在进行类似测量时的比较。根据他们的分析以及对其他加速器进行的类似可持续发展研究，研究小组发现，建造可能是项目碳足迹的主要驱动因素，但能够实现类似物理目标的环形对撞机通常会在建造过程中产生较高的排放量。同样，较短的加速器，如C3和另一个提案--紧凑型直线对撞机，与较长的加速器相比，全球变暖的可能性较小。"对于研究物理项目的可持续性，这是一个全新的领域，但也是一个必要的领域。至少有一个全新的讨论提出了粒子物理学的碳足迹问题。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395307.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1395307.htm

三年改造后，大型强子对撞机再出发

三年改造后，大型强子对撞机再出发在大型强子对撞机2018-22年关闭期间，ALICE实验中的探测器进行了改造。对新物理学的追寻再度开启。世界上最强大的粉碎高能粒子机器，大型强子对撞机（LHC），在关闭三年多后重新启动。在日内瓦附近的欧洲核子研究中心CERN，质子束再次在其27公里的环路中呼啸而过。7月，物理学家们启动了实验，观察粒子束的对撞。在2009-13年和2015-18年的前两个阶段，LHC探索了现在已知的物理世界。所有这些工作——包括2012年希格斯玻色子的成功发现——再次确定了物理学家目前对塑造宇宙的粒子和力的最佳描述：标准模型。但是，科学家们筛选了以千兆计的高能对撞的碎片，还是没有找到任何令人惊讶的新粒子或其他完全未知的东西的证据。这一次可能会有所不同。迄今为止，LHC的建造成本为92亿美元，其中包括最新的升级：第三版包含更多的数据、更好的探测器和寻找新物理的创新方法。更重要的是，科学家们会从一个诱人的反常结果清单（比上次运行开始时更多）开始，其中藏着寻找标准模型之外粒子的方向。...来自：雷锋频道：@kejiqu群组：@kejiquchat投稿：@kejiqubot

大型强子对撞机观测到了顶夸克及其反粒子之间的量子纠缠

大型强子对撞机观测到了顶夸克及其反粒子之间的量子纠缠粒子物理学中的量子纠缠最近，在安东-蔡林格（AntonZeilinger）和他的团队首次确证两个光子之间存在纠缠的二十年后，ATLAS和CMS实验报告说，在大型强子对撞机上观测到了同时静止产生的顶夸克及其反粒子之间的量子纠缠。确认最重的基本粒子--顶夸克之间的量子纠缠为探索我们世界的量子本质开辟了一条新途径，其能量远远超出了量子光学等领域所能达到的水平。同时，大型强子对撞机上顶夸克对的巨大产生率提供了顶夸克的巨大数据样本，为这些研究提供了独一无二的机会。顶级夸克和反粒子之间的量子纠缠在大型强子对撞机上得到证实，标志着高能量子物理学在大量数据和先进分析方法的支持下取得了重大进展。来源：欧洲核子研究中心爱因斯坦对量子力学的挑战在量子力学中，如果我们知道其中一个粒子在测量另一个粒子时的状态，那么这两个粒子就是纠缠的。即使这两个最初纠缠在一起的粒子在测量前彼此相距很远，情况也是如此。这就是爱因斯坦所说的"超距作用"：虽然信息的传播速度不可能超过光速，但在对第一个粒子进行测量时，第二个粒子保证会立即处于相应的状态。1934年，爱因斯坦和他的合作者提出了一个思想实验，他们认为这个实验揭示了量子力学的不一致性。为了解决这个悖论，他们提出，我们对纠缠的描述是不完整的，系统中还有其他我们无法通过实验获得的量在起作用。那么，纠缠就是我们对这些隐藏变量一无所知的结果。测量纠缠的先进技术在一项新的测量中，CMS合作小组首次研究了以极快的速度同时产生的顶夸克和顶反夸克的自旋纠缠。因此，这两个粒子在衰变之前相距甚远，也就是说，它们之间的距离大于以光速传输的信息所能覆盖的距离。夸克和反夸克自旋之间的相关性是通过观察它们衰变产物的角度分布来测量的。分析中采用了最先进的机器学习方法，以正确分配顶（反）夸克衰变产物，并改进系统不确定性的建模。图1显示了在两个不同运动学区域观察到的纠缠程度，以参数ΔE为特征。图1：在两个运动学区域观察到的以ΔE为特征的纠缠水平。图中显示了测量结果（点）及其不确定性，并与SM预测值（红线）进行了比较。水平蓝线对应于夸克和反夸克之间以光速交换信息所能解释的最大纠缠度ΔE临界值。第一个分段对应于产生的横动量小于50GeV的顶夸克，而在最后一个分段中，顶夸克对具有很高的不变质量，即相互之间的运动速度很大。在这两个运动学区域测得的ΔE都大于1，证实了两个粒子之间的纠缠。特别是在第二个分区，顶夸克-反夸克对的相对速度非常大，只有10%的情况下它们才有机会进行交流。在这里，纠缠度明显高于ΔE临界值，而ΔE临界值是在光速下通过隐藏变量进行信息交流所能解释的纠缠度。因此，测量结果表明，在已知最重的粒子之间确实存在"超距作用"。资料来源：欧洲核子研究中心编译自/citechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435165.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435165.htm