CERN使原子对撞机加速到接近光速 推动物理学前沿研究

7月25日，欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机研究团队又取得了一项突破，他们使带有电子的原子加速到接近光速。该实验的目的是检验利用LHC产生高强度伽马射线的可行性，以推动物理学前沿研究。

大型强子对撞机是世界上最大的粒子加速器，一直在进行原子核的加速，这也是人们有时会将这台大型仪器称为“原子粉碎机”的原因

或许有人对这些是否真的是人类加速到接近光速的第一批“原子”还存在疑问，这涉及一个语义学问题;大型强子对撞机是世界上最大的粒子加速器，一直在进行原子核的加速，这也是人们有时会将这台大型仪器称为“原子粉碎机”的原因。

此前LHC还从未处理过带有电子的原子核。CERN在声明中解释称，研究人员加速了铅原子核，每个原子核都有一个电子环绕，在相对低能量的离子束中加速了“大约一个小时”。铅原子正常情况下具有82个电子，研究人员将其中81个电子剥离，实际上使铅原子变成带正电荷的离子。接着，研究人员“将LHC提高到最高功率，使离子束保持了大约两分钟再发射出去”。在后续测试中，研究人员用一组较小的原子使全功率离子束保持了两个小时。

LHC物理学家米凯拉·绍曼表示，加速带有电子的原子很有挑战性，因为“真的很容易将电子意外剥离……当这种情况发生时，原子核就会撞到离子束所在的管壁，因为此时它的电荷已经不再与LHC的磁场同步。”

这项耗资数百万欧元的实验具有自我保护措施，即光束在变得不稳定时会被自动弃置，以保护大型强子对撞机。

不过，研究人员称，这些复杂的原子束要比原先预计的稳定得多。绍曼表示，这是一个不错的结果，可以为一系列新的实验提供可能。

这其中，最有趣的实验应该是利用这些复杂原子作为伽马射线源，使LHC变成一个伽马射线工厂。当LHC将原子加速到接近光速时，用激光激发电子从高能态转向低能态，就会释放出光子。

在LHC的加速下，这些光子将具有伽马射线的波长和能量。相比已有的用电子束产生伽马射线的手段，利用LHC产生的伽马射线强度会更高，可以用于新型粒子物理学实验及暗物质的探索。

关键词： 原子对撞机