本文摘要：近日，大型强子对撞机又火了，欧洲核子研究中心的研究人员用它加快了具有单个电子的“铅原子”，这是该大型设备首次用作加快这类“铅原子”。

近日，大型强子对撞机又火了，欧洲核子研究中心的研究人员用它加快了具有单个电子的“铅原子”，这是该大型设备首次用作加快这类“铅原子”。作为世界上仅次于的粒子加速器，2009年启动运营以来，大型强子对撞机的日常工作是加快质子和几乎挤压的铅原子核。电子较小难度很大由于粒子加速器的工作原理是带电粒子在电场中受力而获得加快，进而提升能量，因此不电荷的中性粒子不有可能被加快。要想要加快粒子，就必需将其变为带电粒子，这样它才能与加速器电场中的力相互作用而被加快。

众所周知，原子由原子核和环绕原子核运动的电子构成，原子核又是由质子和中子构成。其中，每一个质子带上一个单位的正电荷，中子不贞电性，每一个电子带上一个单位的负电荷，原始原子的于是以负电荷数大于，正处于一个平衡状态，只要挤压一个电子，这个“原子”就不会失去平衡变为带上正电荷的离子。在本次实验中，研究人员再行在电子环形共振装置内将铅原子的82个电子挤压到只剩一个，使铅原子变为带上正电荷的离子，然后再行对其展开加快。此前，大型强子对撞机未曾加快过电荷子的原子核。

在欧洲核子研究中心超高能重离子对撞实验大型国际合作组中方课题协商人、华中师范大学教授周代翠显然，加快具有一个电子的“铅原子”可玩性相当大。“在加速器环内运动的时候，如果环内的真空度不低，一方面有可能把这一个电子撞掉，从而转变被加快‘原子’的电荷状态，造成实验告终；另一方面正在被加快的‘原子’也有可能与其他原子再次发生撞击，这样就不会对环形管壁导致反感的毁坏，那将是相当大的事故。”周代翠说。与此同时，大型强子对撞机工程师米凯拉·绍曼也持有人类似于的观点。

他回应，加快具有电子的原子核很有挑战性，因为很更容易将电子车祸挤压，当这种情况再次发生时，原子核就不会撞离子束所在的管壁。此外，周代翠还认为，除了加快的环真空度拒绝极高以外，被加快“原子”的荷质比也必要关系到其加快的可玩性。所谓荷质比是所指原子核的电荷量和原子质量的比值。“当被加快粒子的荷质之比1时，也就是电荷量与质量完全相同时，加快比较更容易；荷质比越小，加快就越艰难。

铅原子核的荷质比约为0．39，它的加快可玩性就十分大。”周代翠说道。

原有方法新的能级欧洲核子研究中心公布的新闻公报说道，这项试验是为了检验“伽马射线工厂”设想的可行性，将来有可能用大型强子对撞机产生高强度伽马射线。所谓伽马射线是一种波长很短的高能电磁波，它在基础科学与应用科学领域都有普遍的应用于。上世纪70年代以来，美国、英国、法国、日本和俄罗斯都使用激光光子碰撞环形运动电子的手段来产生伽马射线，这种射线的最低能量可以超过几个GeV（十亿电子伏特）。“当前大型强子对撞机上的这项试验就是利用现有的加速器设备，将保有一个电子的原子核作为载体，再行对其展开加快，然后用激光光子炮击高速旋转的‘原子’，使其光子到激发态。

电子从低激发态向较低激发态光子的时候，不会释放出来一个光子，这就是伽马射线。但是由于‘原子’早已被加快到TeV（万亿电子伏特）能级以相似光速的速度运动，释放出来的光子的能量和强度都会大幅提高，比较传统的激光光子碰撞环形加快的电子的伽马射线源方法，这一新概念下的伽马射线强度将是传统伽马射线源强度的千万倍以上。”周代翠说道。周代翠回应，与传统方法产生的伽马射线比起，这次试验产生的伽马射线在能量、强度、用途等方面都大不一样。

这种伽马射线既可以必要应用于，又具备充足的能量来产生一般来说的“物质”粒子，例如夸克、电子等。这些高能伽马射线不会变为大质量的粒子，甚至可以变为新的物质，如暗物质。它们也可以是新型粒子束的来源，例如μ子束，甚至极化的正负电子、极化的muon子、中微子、中子、矢量介子、放射性离子等。

它在基础物理前沿研究、现代技术和应用领域都有普遍的应用于前景，甚至有科学家称之为它“有可能在不得而知的基础物理和工业应用领域修筑新的研究机会”。

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