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    歐洲大型強子對撞機用了多少液氦(氦氣He)?

    2019-6-6 14:52:36

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       大型強子對撞機不僅是世界最大的粒子加速器，同時也是世界最大的機器。這個27公里長的粒子加速器，位于瑞士、法國邊境地區(qū)的地下100米深的環(huán)形隧道中，隧道全長26.659公里，建設耗資超過60億美元。有來自數(shù)十個國家和地區(qū)的二千多名物理學家參與了這一項目。研究人員希望大型強子對撞機能發(fā)現(xiàn)粒子物理學的“圣杯”希格斯玻色子的存在。希格斯玻色子由英國科學家彼得·希格斯于上世紀60年代提出，完美地解釋了物質質量之源，是所謂“標準模型”粒子物理學理論中最后一種未被證實的粒子，也稱“上帝粒子”。
        啟動前主要是完成超導磁鐵的冷卻和質子束流的預加速,其中的 最大難題,是將位于地下100米的27公里隧道中的數(shù)千根組成對撞機的大型超導磁鐵冷卻到零下271攝氏度。整個隧道分成等長的8段逐一冷卻、通電并進行 束流通過實驗,每段冷卻需要至少三四個星期,冷卻后若在實驗中出現(xiàn)任何問題又要升到室溫排除故障,升溫也需若干星期,一冷一熱就要兩三個月。盡管艱難,經(jīng) 過不懈努力,所有磁鐵最終于今年7月全部冷卻成功。大型強子對撞機是世界上最大的冷卻系統(tǒng),共加注了1萬噸液氮和130噸液氦(一個普通40L鋼瓶裝滿氦氣,只能裝1kg,130噸液氦,相當于13萬瓶氦氣),其中液氦用量達世界年產(chǎn)量的約1%。
        大型強子對撞機將能達到可怕的寒冷，其溫度下降到比外太空還要寒冷，為零下456.25華氏度（零下271.3攝氏度），接近絕對零度。那么為何要將磁鐵冷卻到接近絕對零度這樣的低溫呢？因為在此低溫下，此磁鐵能在沒有任何電阻下工作。為此，大型強子對撞機采用10,800噸液氮來將這些磁鐵冷卻到零下193.2攝氏度，之后再用大約60噸液氦將它們冷卻到余下的溫度，就是為了確保那些巨大的磁體能夠精確掌駝粒子沿著精準方向運動。當然它不是一個環(huán)保的設備――為了保持它持續(xù)結霜，每天需要消耗價值10萬美金的電費。也就是說，大型強子對撞機一年將消耗120兆瓦特電量，相當于日內(nèi)瓦所有家庭的用電量。
        整個投資相當于整個盧森堡公國的收入。他們已經(jīng)在這個項目上花了200億美元嗎？那可是在維扎信用卡上很難出現(xiàn)的費用支出，但不用擔心，在這個項目上許多國家都共同參與并出資已經(jīng)幾十年了，而且目前最后的總錢數(shù)已近乎整個盧森堡公國的國內(nèi)生產(chǎn)總值（338.7億美元）。據(jù)估計，每年歐洲核子物理研究組織（CERN）的總經(jīng)費大約5億多歐元，此對撞機將運營20年之久，總運營費用將達100多億歐元，而這些費用由各成員國按國民生產(chǎn)總值比例分攤。
     
     
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