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粒子物理实验,经常会问......

2021-08-28 18:51     来源:中科院高能所     LHC
波士顿大学的物理学家Tulika Bose带您了解在大型强子对撞机(Large Hadron Collider)上为何不止一个粒子探测器及CMS和ATLAS实验是如何相互补充的。

假设你和一个朋友在高速公路上开车,突然你看到一些非常奇怪的东西,比如说一个大脚怪在树林里奔跑,或者一个火球在天空中闪烁。


你会怎么做呢?你应该会立刻转身问你朋友:“你看到了吗?”

当我们看到意外或奇怪的事情时,我们的自然反应是寻求独立的确认。在这种情况下,如果朋友马上回来说:“看什么?”你或许就会对你的观察产生怀疑。

LHC上存在ATLAS和CMS两个实验本质上也是在遵从同样的理念。它们是两个独立的实验,但它们利用相同的环境中在LHC上记录高能对撞事例。


如果一个实验看到了一些意想不到或令人兴奋的事例。它们也要询问另一个实验:“你看到了吗?”

当然了,只有当这两个实验是完全独立的,这种互相求证才有意义。而且有一个通识:如果两个实验都看到了相同的现象,人们就会更倾向于认为所观察到现象是真实的,而不是随机的偶然或巧合。

ATLAS和CMS实验之间,第一个明显的区别是两者的尺寸。ATLAS探测器非常大,长度几乎是CMS的两倍,但重量更轻一些,大概是CMS的一半。


在CMS的核心,有一个巨大的线圈磁铁,这是有史以来同类磁铁中最大的。利用其强电磁场结合径迹探测器,CMS可以精确测量带电粒子例如电子,缪子的动量信息。而与之相对的,ATLAS没有这么强大的线圈磁铁,但它有强大的缪子探测器可测得缪子的动量信息。





所以这两个实验是有很大区别的,它们有着不同的技术手段,同时ATLAS和CMS它们由不同的科学家团队通过不同的途径建造。然而最终它们都在寻找相同的新物理。
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