2008年08月28日 14:19
壓縮介子線圈(CMS)實驗的內層探測器
據物理學家組織網報道，8月22日，科學家在大型強子對撞機(LHC)中觀測到第一批粒子。歐洲核子研究組織將於9月10日正式啟動大型強子對撞機的滿程實驗，希望借助這臺世界最大對撞機揭開宇宙起源的奧秘。
位於日內瓦附近地底100米深處的大型強子對撞機定於9月10日完全啟動其粒子束，但在此之前，大型強子對撞機的粒子探測器幾個月以來一直在記錄來自宇宙射線的撞擊，而且，在2008年8月22日下午5時，作為大型強子對撞機的四項實驗之一的LHCb測試中，科學家在其“頂點定位器” (VELO)中看到了大型強子對撞機產生的第一批粒子的軌跡。
這是由大型強子對撞機人為事件首次產生的粒子軌跡。科學家是在對粒子加速器進行同步測試時獲得這一重大發現的，當時，粒子恰好穿過周長27公里的LHC加速器的較短部分。
LHC同步測試是將一個粒子束與一台距LHCb 200米遠的重達28噸的吸收器相撞，生成了一大批粒子。其中一些粒子到達LHCb的實驗場，從而讓一支科學家小組在此觀測到這些粒子的軌跡。大型強子對撞機有四台探測器，8月22日只啟動了LHCb頂點定位探測器，此首批粒子軌跡就是由此頂點定位探測器發現的。在此次試驗大獲成功之下，粒子加速器在8月24日早晨讓粒子束與此吸收器再次發生撞擊，充分體現了頂點定位探測器的探測能力。頂點定位探測器項目負責人、英國利物浦大學教授西彌斯·鮑科克(Themis Bowcock)說：“LHCb頂點定位探測器取得的這一成就——在大型強子對撞機構建第一批粒子軌跡，是科學家小組努力工作和無私奉獻的明證，他們十多年來一直在建造此探測器。”
頂點定位探測器是一種精確的粒子跟蹤探測器，包圍在LHCb實驗內的質子對質子的撞擊點周圍。它的核心裝置是84個半月形的硅感測器，每個感測器通過由5000股電線構建的精密系統與其電子儀器相連。這些感測器同進行撞擊的粒子束相距很近——它們將在探測B夸克粒子時發揮重要作用，將幫助科學家理解物質和反物質行為之間的微小但至關重要的差異。
頂點定位探測器項目負責人兼頂點定位探測器軟體協調員的格拉斯格大學教授克裏斯·帕克斯(Chris Parkes)博士說：“科學家小組在測試開始後的幾秒鐘內就看到這批粒子，它們是首次撞擊產生的。這預示將來用以探索物質和反物質行為差異的實驗能很好地完成。”
來自Nikhef機構的頂點定位探測器委員會協調員埃迪·簡斯(Eddy Jans)博士說：“我們整整一週都在為首次觀測粒子軌跡做準備。為了看到這些粒子，我們不得不啟動這些電子儀器，以便在合適的時間獲取數據，並且我們令其速度達到4千萬分之一秒。”
27公里長的LHC加速器及其在歐洲核子研究組織（CERN）的四項大型試驗連同來自全球各地的5000位科學家目前正處於待命狀態。這次觀測到首批粒子比原來預計兩個粒子束首次撞擊的時間提前了數周。第一批繞整個圓形隧道迴圈運行的粒子束預計在9月10日開始啟動，屆時，將會有200多位記者赴歐洲核子研究組織觀看這一幕。
格拉斯格大學LHCb小組研究助理、LHCb頂點定位探測器數據品質協調員愛豆爾多·羅德里格斯(Eduardo Rodrigues)表示：“我一直在實時監控各個環節，使我們可以觀測到粒子穿越此探測器的整個過程。當我們看到粒子軌跡清晰地出現在控制室的電腦螢幕上時，我激動萬分。”
格拉斯哥大學博士生馬可·格薩貝克(Marco Gersabeck)說：“它成功了！它向我提供一種粒子軌跡，我由此將感測器的排列精確度調到數百萬分之一米。”
格拉斯哥大學和利物浦大學的英國科學家是頂點定位探測器項目的主力軍，他們在英國設計並安裝一個個的模組。用於觀測這些粒子軌跡的重建軟體也是由英國科學家編寫的。Nikhef機構則提供了機械、冷卻和真空系統。此外，參與該項目的其他合作者還包括瑞士洛桑聯邦理工大學(EPFL)、歐洲核子研究組織、義大利錫拉庫扎大學、莫斯科國立大學、愛爾蘭國立都柏林大學。
LHCb電磁量能器是一個由3300塊組成的一面42平方米的墻體，上面有閃爍體、光纜和鉛。在大型強子對撞機內開始進行質子—質子對撞時，LHCb電磁量能器將被用來測量對撞過程產生的粒子能。質子、電子和正電子將穿過這些模組內的物質層，通過粒子流將它們的能量堆積在這個探測器中。
