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歐洲核子研究組織

歐洲核子研究組織(法語:Conseil Européenn pour la Recherche Nucléaire;英語:European Organization for Nuclear Research,1954年9月29日- ),通常被簡稱為CERN,是世界上最大型的粒子物理學實驗室,也是萬維網的發源地。它的內部深藏著一個升降機,整個機構位于瑞士日內瓦西部接壤法國的邊境。它成立于1954年9月29日,為科學家提供必要的工具。他們在那里研究物質如何構成和物質之間的力量。最初,歐洲核子研究組織的簽字發起人只有12位,現在會員增加到21名成員國。以色列是第一個也是目前唯一一個非歐洲成員國。

歐洲核子研究組織的總部,位于瑞士日內瓦近郊的梅漢(Meyrin)地區。它的主要功能,是為高能物理學研究的需要,提供粒子加速器和其它基礎設施,以進行許多國際合作的實驗。同時也設立了資料處理能力很強的大型電腦中心,協助實驗數據的分析,供其他地方的研究員使用,形成了一個龐大的網路中樞。

歐洲核子研究組織已經聘用大約三千名的全職員工。并有來自80個國籍的大約6500位科學家和工程師,代表500余所大學機構,在CERN進行試驗。這大約占了世界上的粒子物理學圈子的一半。

粒子物理學博物館歡迎公眾會員在辦公時間參觀,在某些時段可以參觀他們實際的工作,并有多種語言的翻譯。

縮略詞CERN在法語里原本代表歐洲核子研究理事會(Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire),是一個1952年由11個歐洲政府建立的,臨時為實驗室設定的理事會。在臨時理事會被解散後,新的實驗室在1954年被改名為歐洲核子研究組織(Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire),這個縮略詞仍然被保留著。根據前任CERN的董事-科瓦爾斯基(Lew Kowarski),如果以新名字所定的縮略詞OERN會顯得十分突兀。而沃納海森堡認為“雖然名字是這樣,但縮略詞仍然可以是CERN。”

歐洲核子研究組織所舉行的實驗在粒子物理學中的重要成就。這是其中幾項:

● 在1973年,Gargamelle氣泡室發現了中性流。

● 在1983年,UA1和UA2發現了W 及 Z 玻色子。

● 意大利魯比亞(Carlo Rubbia)和荷蘭范德米爾(Simon van der Meer)獲得1984年的諾貝爾物理學獎。

● 夏帕克(Georges Charpak)獲得1992年的諾貝爾物理學獎。

● 2011年9月23日,參與實驗的瑞士伯爾尼大學的物理學家伊雷蒂塔托等人聲稱:一種稱為中微子的亞原子移動的速度比光速快了60納秒,若該研究成果獲得科學界的確定,將改寫愛因斯坦在1905年發表的狹義相對論中提出的“光速為宇宙中最快速度”的理論,但在CERN于2012年2月23日所發布的報告中指出這一結果有誤差,而誤差源于為GPS同步提供時間戳的振蕩器步進過快和用于將GPS信號輸出到原子鐘的光纜沒有正確連接;后來在研究團隊內的不信任投票通過(團隊內有超過30個重要成員投了不信任票)后伊雷蒂塔托等人也為此引咎辭職。

●2012年7月4日,歐洲核子研究組織(CERN)宣布,大型強子對撞機(LHC)的緊湊渺子線圈(CMS)探測到質量為125.3±0.6GeV的新玻色子(超過背景期望值4.9個標準差),超環面儀器(ATLAS)測量到質量為126.5GeV的新玻色子(5個標準差)。2013年3月14日,其發布新聞稿表示,于12年7月4日探測到的新粒子是希格斯玻色子。

它還是世界上第一個網站,第一個網絡服務器,第一個瀏覽器的誕生地。

對外開放的設施包括:

科學與創新的地球

粒子物理學博物館,展覽粒子物理學及歐洲核子研究組織的歷史

歐洲核子研究組織有一個由六個加速器和一個減速器所組成的網路正在運作。每一臺機器在粒子束進行實驗或被送往更強的加速器前都為粒子提高能量。正在運作的機器如下:

●兩個直線加速器,提供低能量的粒子,來注入質子同步加速器。一個為了質子,另外一個是為了重離子。他們被稱為Linac2和Linac3。

質子同步加速器

28 GeV質子同步加速器,建于1959年,為其他更強的超級質子同步加速器(SPS)提供粒子束。

超級質子同步加速器,直徑兩公里的環形加速器,於1976年開始運作,能量輸出由300 GeV至450 GeV不等。它常被用來作質子-反質子對撞器,并為高能量電子及正電子加速。這些粒子最終被注入大型電子-正電子對撞器(LEP)。2007年或以後,它將為大型強子對撞器(LHC)注入中子及重離子。

上線同位素質量分離器(ISOLDE),用來研究不穩定的核子。粒子是由質子同步加速器所提供。它建於1967年,在1974年及1992年升級。

反質子減速器,研究反質子在低速(約十分之一光速)時的物理特性。同時與正子合成反氫來進行反物質特性的研究。

大型強子對撞器(LHC)將會在2008年5月投入運作。它被隱藏於直徑27公里的環形隧道中。隧道的前度主人就是大型電子-正電子對撞器(LEP),它已經在2000年11月停機。

這條隧道位於地下100米,在日內瓦機場和附近的朱拉山之間。五個實驗對撞機(分別是緊湊渺子線圈-CMS,大型強子對撞器超環面儀器-ATLAS,LHCb,TOTEM and ALICE)目前正在建造當中,預計於2007年開始運作。這五個對撞偵測器分別在加速器上不同的地點和運用不同的技術來進行研究以及相互驗證的工作。建設這些實驗設施需要非凡工程計劃。例如:為降下CMS實驗偵測器的組件到地下洞穴中,一臺特別的起重機將必須從比利時租來使用。這臺機器能夠舉起幾乎2000噸組件。因為建筑上的需要,大約5000塊磁鐵在2005年3月7日格林維志時間13:00被下放在一個特別的軸上。

這個加速器將產生大量的電腦資料,將是遠遠超過單一研究機構所能夠負擔的。因此CERN將以串流方式發送到世界上的各個合作實驗室作分散處理。在2005年4月,研究人員成功地試驗以每秒600MB的傳輸速度發送到世界七個不同地點。然而科學家必須在2007年開始分析大型強子對撞器的所有資料之前,達成三倍於此的傳輸速度要求。

● Linac1

● 600 MeV 同步回旋加速器 (1957-1991)

● 交叉碰撞儲存環 (ISR)(1971-1984)

● 大型電子-正電子對撞器(LEP)(1989-2000)

● 低能反質子環 (LEAR)(1982-1996)

小型的加速器坐落於梅漢實驗地點(又名西區),沿著法國邊境的瑞士境內。到了1965年,已經擴展到邊境的另一邊。在與瑞士接壤的法國地方,是沒有清晰的界限,只有一些標志石頭。那里有六個入口通往梅漢實驗地點:

A,瑞士境內,在上下班時段對所有CERN人員開放

B,瑞士境內,每天都對所有CERN人員開放

C,瑞士境內,在上下班時段對所有CERN人員開放

D,瑞士境內,在上下班時段只作貨運用途

E,法國境內,在上下班時段對所有居留法國的CERN人員開放,由海關管理

法國的隧道入口。只是對進出法國的器材運輸開放,并需要領有通行證。在組織的條約下,這些貨運是免稅的。通道是由海關管理。

超級質子同步加速器及大型強子對撞器的隧道幾乎完全位於主實驗地點之外的地下,差不多完全埋沒於在法國農田之下并不留痕跡。然而他們在某些地點地面站,或與實驗有關的大樓,保持對撞器運作的設施,譬如低溫冷卻工廠和通道井。實驗室則位於這些站點下面,與隧道的深度一樣。

雖然某些低溫冷卻設施及進出區域在瑞士,但當中三個實驗地區在法國境內,而ATLAS則在瑞士。最大的實驗地區就是北區-法國安省Gex區的Prévessin,是超級質子同步加速器的非對撞器實驗的目標站。其他實驗地區則是為了UA1、UA2、大型強子對撞器的實驗。

除了這些實驗地點,還有其他實驗地點擁有正式名稱或編號。例如:NA32是在北區Prévessin的實驗地點,尋找含有粲夸克的粒子。WA22是在西區梅漢的實驗地點,利用大型歐洲氣泡室BEBC檢驗微中子的互作用。UA1、UA2則代表地下區域的實驗,那就是在超級質子同步加速器中進行。

萬維網(www)是歐洲核子研究組織的詢問計劃(ENQUIRE)的產物,是由蒂姆伯納斯-李在1989年發起的。根據超文本的概念,計劃目的是為了研究人員更好地分享資訊。第一個網站建於1991年。1993年4月30日,歐洲核子研究組織宣布開放萬維網給所有人使用。由蒂姆伯納斯-李所制作的第一個網頁仍然被保存起來。

近期,歐洲核子研究組織成立了網格計算的發展中心,主持歐洲科學網格計劃(EGEE)、大型強子對撞器網格計算計劃和CERN網際網路交換點(CⅨP)-兩個瑞士網際網路交換點的其中一個。

歐洲核子研究組織的始創成員國:

比利時,丹麥,德國 (包括前西德),法國,希臘,意大利,挪威,瑞典,瑞士,荷蘭,英國,南斯拉夫.

后來,

奧地利在1959年加入。

南斯拉夫在1961年離開。

西班牙在1961年加入,在1969年離開,在1983年重新加入。

葡萄牙在1985年加入。

芬蘭和 波蘭1991年加入。

匈牙利在1992年加入。

捷克和斯洛伐克在1993年加入。

保加利亞在1999年加入。

科學創新球形禮堂

粒子物理學博物館,展覽粒子物理學及歐洲核子研究組織的歷史

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