《2.粒子物理实验 》

《2.粒子物理实验 》 简介：通过高能加速器和精密探测器探索物质最深层次结构及相互作用规律，研究领域涵盖夸克、轻子、标准模型验证等。大型国际合作项目如LHC通过质子对撞产生极端能量，帮助科学家发现希格斯玻色子，揭示基本力统一机制，并持续搜寻暗物质粒子等新物理现象。 亮点：建造跨国土木工程级科学装置，实现纳秒级粒子轨迹捕捉；首次观测到顶夸克、τ中微子等基本粒子；多国联合数据分析推动分布式计算革新；实验结果多次革新人类对宇宙本质的认知框架。 标签：#基础科学 #高能物理 #标准模型验证 #大型强子对撞机 #CMS实验 #ATLAS实验 #中微子振荡 #CERN 链接：

中国可能在2027年建造世界最大粒子加速器

中国可能在2027年建造世界最大粒子加速器 北京正负电子对撞机模型（新华社）报道称，建造CEPC的提案明年将提交中国政府。根据6月3日发布的一份综合技术设计报告，如果该项目能获得政府支持，可能会在2027年动工，大约需要10年时间建造。报告估计，这台超大型对撞机将耗资364亿元人民币(约52亿美元)，建造和运行成本要比欧洲耗资170亿美元的未来环形对撞机(FCC)低得多。如果获得批准，FCC的建造工作将于本世纪30年代开始。在其巨大的地下隧道内，CEPC将在极高的能量下，让电子与其反粒子正电子进行碰撞，产生数以百万计的希格斯玻色子。香港科技大学理论物理学家安德鲁·科恩说，单是它们庞大的数量就将使研究人员能够比以往更详细地研究这种粒子。通过更精确地测量希格斯玻色子，研究人员将能够探索超越标准模型的问题标准模型是关于宇宙构成的主要但不完整的理论比如暗物质的性质，以及为什么宇宙中普通物质比反物质多。据报道，中国科学院北京高能物理研究所所长王贻芳说，最新的报告包括加速器布局设计和组件原型的详细蓝图。报告还包括对3个可能地点的评估，包括秦皇岛、长沙和湖州。位于瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心的物理学家弗兰克·齐默尔曼说，计划用于中国巨型对撞机的许多部件已经在国内其他设施上进行了测试。其中包括在北京接近完工的高能同步辐射光源。齐默尔曼说，鉴于中国已经拥有一台类似CEPC的对撞机(北京正负电子对撞机)，中国目前在这一领域的专业知识可能比整个欧洲加起来还要多。他说：“他们取得了重大进展。”同时也是CEPC国际咨询委员会成员的安德鲁·科恩说，技术设计报告表明，中国有能力在几乎没有国际研究人员帮助的情况下建造CEPC。他说：“如果他们想建造加速器并向前发展，他们是可以做到的。”然而，王贻芳相信，CEPC将是一项国际性的努力。他指出，在中国一些大型物理设施的团队中，国际研究人员已经占了不小的比例，其中包括位于广东开平市的江门中微子实验室，该实验室将于今年开始运行。他说：“我们相信(CEPC)也将是类似的。”（编译/王海昉） ... PC版： 手机版：

中国或于 2027 年开始建造世界最大粒子对撞机

中国或于 2027 年开始建造世界最大粒子对撞机 中国希望在三年内开始建造一台直径 100 公里的环形正负电子对撞机 (CEPC) ，该设施将成为世界上最大的粒子加速器。CEPC 的提案将在明年提交中国政府，可能被纳入其下一个五年计划。根据6月3日发布的一份综合技术设计报告，如果能获得政府支持，建设将于 2027 年开始，耗时约十年。该报告估计，这台超大型对撞机将耗资 364 亿元人民币（52 亿美元），这将使其建造和运行成本大大低于欧洲耗资 170 亿美元的未来环形对撞机 (FCC)。如果获得政府批准，欧洲设施将于 2030 年代开始建设。由于地缘政治紧张局势，CEPC 面临的一大障碍是国际支持，设计报告显示中国可以在没有外国帮助的情况下建造该设施，但在缺乏国际资金和项目的情况下可能难以开发其潜力。 ，

欧盟委员会主席冯德莱恩18日与阿塞拜疆总统阿利耶夫举行会谈，双方承诺将扩大在能源领域合作，增加阿塞拜疆对欧洲的天然气输送量。冯德

欧盟委员会主席冯德莱恩18日与阿塞拜疆总统阿利耶夫举行会谈，双方承诺将扩大在能源领域合作，增加阿塞拜疆对欧洲的天然气输送量。冯德莱恩说，明年“南部天然气走廊”项目的输气能力将达到120亿立方米，未来几年的输气量将扩大至每年200亿立方米，有助于降低欧盟国家对俄罗斯天然气的需求，对欧洲的能源供应安全“意义重大”。 阿尔及利亚总统特本18日表示，阿方19日将与美国西方石油公司、法国道达尔能源公司、意大利埃尼公司等能源公司签署一项总额为40亿美元的协议。通过该协议，阿尔及利亚将向意大利输送“非常多”的天然气。 法国总统马克龙18日会见到访的阿拉伯联合酋长国总统穆罕默德，双方着重讨论了能源领域合作。法国能源巨头道达尔能源公司和阿联酋阿布扎比国家石油公司当天签署了一项能源供应领域的合作协议。法国政府在一份声明说，该协议的达成有助于为两国能源合作创造稳定的长期框架。 （新华社 1，2，3）

利用AI构建的工具可以有效替代目前快速重建粒子轨迹的方法

利用AI构建的工具可以有效替代目前快速重建粒子轨迹的方法 在核物理领域，电子设备的日子并不好过。世界上最强大的加速器大型强子对撞机（LHC）会产生大量数据，因此，记录所有数据从来都不是一种选择。因此，处理来自探测器的信号波的系统专门从事......"遗忘"它们在几分之一秒内重建二次粒子的轨迹，并评估刚刚观察到的碰撞是否可以忽略，或者是否值得保存下来以作进一步分析。然而，目前重建粒子轨迹的方法很快就不够用了。粒子跟踪中的人工智能波兰克拉科夫波兰科学院核物理研究所（IFJ PAN）的科学家在《计算机科学》（Computer Science）杂志上发表的研究报告指出，利用人工智能构建的工具可以有效替代目前快速重建粒子轨迹的方法。这些工具可能会在未来两三年内首次亮相，很可能是在支持寻找新物理学的 MUonE 实验中。根据 MUonE 探测器内碰撞时记录的撞击情况重建二次粒子轨迹的原理。后续目标用金色标出，硅探测器层用蓝色标出。资料来源：IFJ PAN粒子探测的复杂性在现代高能物理实验中，从碰撞点偏离的粒子会连续穿过探测器的各个层，并在每一层沉积一点能量。在实践中，这意味着如果探测器由十层组成，而二次粒子穿过所有层，则必须根据十个点重建其路径。这项任务看似简单。"探测器内部通常有一个磁场。带电粒子在磁场中沿着弯曲的线运动，这也是被它们激活的探测器元件（用我们的行话说就是"命中"）相互之间的位置关系，"Marcin Kucharczyk 教授（IFJ PAN）解释说，并立即补充道："在现实中，所谓的探测器占用率，即每个探测器元件的命中数，可能会非常高，这在试图正确重建粒子轨迹时会造成很多问题。特别是，重建相互靠近的轨迹是一个相当大的问题"。旨在发现新物理学的实验将以比以前更高的能量碰撞粒子，这意味着每次碰撞将产生更多的次级粒子。光束的亮度也必须更高，这反过来又会增加单位时间内的碰撞次数。在这种情况下，传统的粒子轨迹重建方法已无法应对。在需要快速识别某些普遍模式的情况下，人工智能就能提供帮助。人工智能作为一种解决方案"我们设计的人工智能是一个深度型神经网络。它包括一个由 20 个神经元组成的输入层、四个各由 1 000 个神经元组成的隐藏层和一个由 8 个神经元组成的输出层。每一层的所有神经元都与相邻层的所有神经元相连。该网络总共有 200 万个配置参数，其值在学习过程中设定，"Milosz Zdybal 博士（IFJ PAN）介绍说。由此编制的深度神经网络使用 40000 次模拟粒子碰撞进行训练，并辅以人工生成的噪声。在测试阶段，只向网络输入碰撞信息。由于这些信息来自计算机模拟，因此肇事粒子的原始轨迹是准确已知的，可以与人工智能提供的重建信息进行比较。在此基础上，人工智能学会了正确地重建粒子轨迹。"在我们的论文中，我们展示了在适当准备的数据库上训练的深度神经网络能够像经典算法一样精确地重建二次粒子轨迹。这一结果对探测技术的发展具有重要意义。虽然训练深度神经网络是一个漫长且需要大量计算的过程，但经过训练的网络却能立即做出反应。"Kucharczyk 教授强调说："由于它的精确度令人满意，我们可以乐观地考虑在实际碰撞中使用它。"MUonE 实验与未来物理学IFJ PAN 的人工智能最有机会证明自己的实验是 MUonE（μ介子对电子弹性散射）。该实验研究了与μ介子（质量约为电子的 200 倍的粒子）有关的某个物理量的测量值与标准模型（即用于描述基本粒子世界的模型）的预测值之间的有趣差异。在美国费米实验室加速器中心进行的测量显示，μ介子的所谓反常磁矩与标准模型的预测值相差高达 4.2 个标准偏差（简称西格玛）。与此同时，物理学界公认，5 个西格玛以上的显著性（相当于 99.99995% 的确定性）是宣布一项发现的可接受值。如果能够提高标准模型预测的精确度，那么表明新物理学的差异的意义就会大大增加。然而，为了在它的帮助下更好地确定μ介子的反常磁矩，有必要知道被称为强子修正的参数的更精确值。遗憾的是，对这一参数进行数学计算是不可能的。在这一点上，MUonE 实验的作用就显而易见了。在该实验中，科学家们打算研究μ介子对碳或铍等低原子序数原子的电子的散射。研究结果将有助于更精确地确定某些直接取决于强子修正的物理参数。如果一切都按照物理学家的计划进行，通过这种方法确定的强子修正值将使测量μ介子反常磁矩的理论值和测量值之间的差异的可信度增加多达 7 个西格玛迄今为止未知物理的存在可能成为现实。MUonE 实验最早将于明年在欧洲核子研究中心（CERN）的核设施启动，但目标阶段已计划到 2027 年，届时克拉科夫的物理学家们将有机会看到他们创造的人工智能能否完成重建粒子轨迹的工作。在真实实验条件下确认其有效性可能标志着粒子探测技术新时代的开始。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

如何看待Nature报道中国可能于2027年建造世界上最大的粒子对撞机？

如何看待Nature报道中国可能于2027年建造世界上最大的粒子对撞机？ 张子立的回答 我不是做高能物理的，我说的未必对。 目前来说，以我的理解，CEPC的工作对于高能物理的作用绝对有，但是应该不是跨越式的。所以300亿以上的开销（再次说明，这里面没有算未来几年的维修和升级费用，都是以亿或者十亿为单位的），在单纯的科学的角度是否值得，我个人觉得画问号。 但是如果从国家的角度，从综合考虑的角度，也许问题可能会不一样。秦皇岛、长沙和湖州，其实不止这三个选址。一个CEPC所承载的不光是一个简单的加速器，还有一些列的材料、半导体、磁体制造、数据分析、超算等等的相关产业。所 如果这个东西建立在山河四省之类的人口密集但是教育并资源不完全匹配的地方，并以此为基础，扩展出来一个高端理工科大学和研究院，我觉得从发展地方和招引人才到地方是有意义的。同时这么大规模的设施，带来的就业也一定不会少。在带动就业和招引人才的基础上，就可以加速一些地区的产业升级，往高科技的方向进一步迈进。 另外，建造CEPC也是凝聚人心的方法之一。这个加速器未必会有跨越式的发展，但是有很多新发现是毋庸置疑的。到时候我国在某些基础科研的研究必然会带来一系列的成就和国民自豪（对于一些人，中国什么都不会让他们自豪，这些人就不说了）。 总之，从科学角度，我个人从我浅薄的物理知识是持反对态度的。从工作角度，我是做超导的，这么大的加速器显然是促进超导产业的，我们一定有产业红利。从国家的角度，我觉得如果不建造在北京上海这种地方，而是考虑地区发展，说不定是有不错的效果的。 至于300亿嘛，政府是没钱了，但是多弄几个贪官，少几个面子工程，300亿还是可以有的。 via 知乎热榜 (author: 张子立)