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3D打印如何资助CERN科学家升级世界上最大的粒子加速器

宣布时间：

2023-01-11 12:37

为大型强子对撞机制造微小、高度庞大的组件绝非易事。CERN的科学家找到了3D打印的解决计划。

在已往的五年中，安东尼奥·佩莱格里诺(Antonio Pellegrino)一直在从事高压事情：科学家正在领导对功效最强大的粒子加速器进行升级，该粒子加速器位于法瑞界限欧洲核子研究组织（CERN）的下方一百米。　　　

 

通常被称为大型强子对撞机(LHC)，该加速器是一个27公里长的环，其中质子和电子等粒子相互高速投射，重现了十分之一秒的保存条件。大爆炸之后–加速器内装有种种高精度探测器，所有这些都可供现代科学家视察。　　　

 

大型强子对撞机在2015年被暂停，以供工程师和医生寻找提高加速器探测器精度的要领。最终目标?不但要了解问题，并且要对宇宙的起源有更好的见识。

 

为此，佩莱格里诺(Pellegrino)求助于一项目前用于设计从食品，时尚到人体细胞的产品的技术：3D打印。由于与技术公司3D Systems的相助，LHC的某些部分已经从3D打印机中脱颖而出，作为加速器探测器冷却系统设计的一部分。至关重要的是，印刷零件可以满足薄型组件的严格要求，而又不影响回弹力-这是古板手工工艺险些不可能满足的条件。

Pellegrino告诉记者：“问题的有趣组合导致我们进行3D打印。” “我们花了两年的时间试图制造出满足我们要求的原型，才意识到它太辛苦了，并且再现性不敷。那时候我们开始考虑也许3D打印可能是我们的选择。”

 

通过选择，3D打印成为解决计划。3D Systems的打印机乐成用于生产极轻的钛棒，其宽度为1.6毫米，壁厚为0.1毫米。这些条将装置在检测器上，并将用于将系统冷却至-40°C，以确保结果不会因热滋扰而改变。

 

佩莱格里诺(Pellegrino)的事情专注于特定类型的LHC检测器，该检测器用于一项名为大型强子对撞机美女(LHCb)实验的研究。这项研究着眼于一种叫做美夸克的粒子，以了解物质与其神秘的对应物反物质之间的区别。反物质是在宇宙原始时期与粒子并存的反粒子，如今这种反粒子严格地在专家的规模内爆发实验室。

 

“物质和反物质在平等的基础上开始，可是今天，我们只有一种类型。那么另一种类型又去了哪里呢?” 问佩莱格里诺。

 

为了确切地回覆这个问题，大型强子对撞机爆发了数十亿个美容夸克粒子，以及与之相当的被称为反美夸克的反物质，它们在大爆炸之后都是很常见的。简而言之，LHCb检测器的作用包括纪录有趣的粒子编排，这些编排是在爆发美丽和反美夸克并随后在LHC内部衰减时爆发的。

 

夸克是不稳定的且寿命短：在眨眼之间，它们会剖析成其他颗粒。视察这一历程可以为科学家提供线索，说明为什么物质似乎战胜了反物质，并且从久远来看，可以更好地舆解宇宙的创立。

 

佩莱格里诺说：“物质和反物质的行为之间的差别很小，要视察它，就需要越来越好的仪器。” “为此，我们希望构建一个更好的检测器。您可以将其视为一张照片-您希望看到越来越清晰的图像。这就是它的意义。这就是为什么我们要进行如此巨大的技术升级。”

　

（本文来源：中国核技术， 如需转载，请注明原来由。）

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