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希格斯玻色子和歐洲核子研究組織

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希格斯玻色子和歐洲核子研究組織之间的区别

希格斯玻色子 vs. 歐洲核子研究組織

希格斯玻色子(Higgs boson)是標準模型裏的一種基本粒子,是一種玻色子,自旋為零,宇稱為正值,不帶電荷、色荷,極不穩定,生成後會立刻衰變。希格斯玻色子是希格斯場的量子激發。根據希格斯機制,基本粒子因與希格斯場耦合而獲得質量。假若希格斯玻色子被證實存在,則希格斯場應該也存在,而希格斯機制也可被確認為基本無誤。 物理學者用了四十多年時間尋找希格斯玻色子的蹤跡。大型強子對撞機(LHC)是全世界至今為止最昂貴、最複雜的實驗設施之一,其建成的一個主要任務就是尋找與觀察希格斯玻色子與其它種粒子。2012年7月4日,歐洲核子研究組織(CERN)宣布,LHC的緊湊渺子線圈(CMS)探测到质量为125.3±0.6GeV的新玻色子(超過背景期望值4.9个标准差),超環面儀器(ATLAS)测量到质量为126.5GeV的新玻色子(5个标准差),这两種粒子极像希格斯玻色子。2013年3月14日,歐洲核子研究組織發表新聞稿正式宣布,先前探測到的新粒子暫時被確認是希格斯玻色子,具有零自旋與偶宇稱,這是希格斯玻色子應該具有的兩種基本性質,但有一部分實驗結果不盡符合理論預測,更多數據仍在等待處理與分析。 希格斯玻色子是因物理學者彼得·希格斯而命名。術語「玻色子」是為了紀念印度物理學者薩特延德拉·玻色而命名。玻色子的自旋为整数,其物理行為可以用玻色-愛因斯坦統計描述,不遵守泡利不相容原理,即處於單獨一個量子態上的粒子數目不受限制。他是於1964年提出希格斯機制的六位物理學者中的一位。2013年10月8日,因為“次原子粒子質量的生成機制理論,促進了人類對這方面的理解,並且最近由歐洲核子研究組織屬下大型強子對撞機的超環面儀器及緊湊緲子線圈探測器發現的基本粒子證實”,弗朗索瓦·恩格勒、彼得·希格斯榮獲2013年諾貝爾物理學獎。. 歐洲核子研究組織(法语:Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire;英文:European Organization for Nuclear Research,通常被簡稱為CERN ),是世界上最大的粒子物理學實驗室,也是全球資訊網的發祥地。它成立於1954年9月29日,總部位於瑞士日內瓦西北部郊區的法瑞邊境上,享有治外法權。CERN目前有21個成員國。以色列是第一個也是目前唯一一個非歐洲成員國。 CERN也被用來稱呼它的實驗室,其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絡中樞。 歐洲核子研究組織現在已經聘用大約三千名的全職員工。並有來自80個國籍的大約6500位科學家和工程師,代表500餘所大學機構,在CERN進行試驗。這大約佔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一般公眾在辦公時間參觀。除此之外,事前預約的話每天上下午共有兩個時段可以參觀實際的實驗工作,並備有導覽說明。導覽員來自各國的實驗合作者,可以提供多種語言的嚮導。.

之间希格斯玻色子和歐洲核子研究組織相似

希格斯玻色子和歐洲核子研究組織有(在联盟百科)21共同点: 反質子大型強子對撞機大型電子正子對撞機夸克中子中性流CP破壞粒子加速器粒子物理學緊湊緲子線圈緊湊渺子線圈网格计算瑞士电子诺贝尔物理学奖質子超環面儀器W及Z玻色子次原子粒子显著性差异日内瓦

反質子

反質子(antiproton)是質子的反粒子,其質量及自旋與質子相同,但電荷及磁矩則與質子相反,帶有與電子相同的負電荷。 保羅·狄拉克在他的1933年諾貝爾物理學獎演講中預言反質子的存在。1955年,加州大學柏克萊分校物理學家埃米利奥·塞格雷和欧文·张伯伦透過粒子加速器,而發現了這種反粒子,他們二人於1959年獲得諾貝爾物理學獎。 反質子是質子的反粒子,符號為,其質量、自旋與質子相同,且壽命也與質子相當;但其電荷及磁矩則與質子相反,且帶有與電子同電量的負電荷。這些性質與量子場理論的基礎--CPT對稱理論預測相符合。一個反質子是由兩個上反夸克及一個下反夸克所組成()。雖然反質子本身是穩定的,但由於反質子與質子撞擊會發生湮滅的現象,並且轉化為能量,是故反粒子無法在一般的自然環境中保存。 由於這些粒子在與質子撞擊時會相湮滅,轉化為能量,因此這些粒子在自然界中的壽命極短。在歐洲核子研究組織實驗室作出的研究中,他們以同步加速器把質子加速至達26GeV量的水平,然後與金屬銥棒撞擊,其能量足夠產生反質子,在所得到的粒子與反粒子中,科學家用磁鐵把反粒子隔離在真空中。 物理學家塞格雷和張伯倫証實了反質子與質子的相應性質,以及相反的電荷和磁矩。他們二人因而於1959年獲得諾貝爾物理學獎。反質子可以於宇宙射線中被偵測到,目前普遍認為是宇宙射線中的高速正質子與星際間的原子核相互撞擊所產生的,其反應式為: 其中,A表示一個被撞擊的原子核。上式產物中的反質子遂散佈於宇宙中,並受到星際磁場的束縛。 反質子的特性已可由宇宙射線的觀察中略見端倪:反質子的能量分佈會隨著其與星際物質的碰撞而改變,這個性質可以被用來驗證宇宙射線中反質子的成因,目前我們觀測到宇宙射線中反質子的能量分佈跟相互撞擊機制所預測的結果是大體符合的,從這個比較中,科學家們還可以推估宇宙中經由超對稱暗物質粒子湮滅、或黑洞霍金輻射等等特殊機制中產生出的反質子數量的上限。同樣地,科學家也可由目前宇宙中觀測到的反質子的保存時間,推測反質子壽命的下界。迄今科學家多半經由氣球運載實驗(balloon-borne experiment)來偵測宇宙射線中反粒子的存在與性質,此類實驗會在氣球上裝載磁場偵測儀,用以偵測範圍內帶電粒子的性質。 此外也有為了偵測宇宙射線以及反物質的太空任務,例如2006年發射的搭載於人造衛星上的PAMELA偵測模組(Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics),該實驗於2011年報告.發現28個反質子在南大西洋異常區。 2015年,發表論文報告,已成功測量反質子與反質子之間的強作用力,其與質子彼此之間的強作用相同。.

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大型強子對撞機

大型強子對撞機(Large Hadron Collider,縮寫:LHC)是一座位於瑞士日內瓦近郊歐洲核子研究組織的對撞型粒子加速器,作為國際高能物理學研究之用。LHC已經建造完成,2008年9月10日開始試運轉,並且成功地維持了兩質子束在軌道中運行,成為世界上最大的粒子加速器設施。大型強子對撞機是一個國際合作計劃,由全球85國中的多個大學與研究機構,逾8,000位物理學家合作興建,經費一部份來自歐洲核子研究組織會員國提供的年度預算,以及參與實驗的研究機構所提撥的資金。 大型強子對撞機本預計於2008年10月21日開始進行低能量對撞實驗。但2008年9月19日,大型強子對撞機第三與第四段之間用來冷卻超導磁鐵的液態氦發生了嚴重的洩漏,據推測是由於聯接兩個超導磁鐵的接點接觸不良,在超導高電流的情況下融毀所造成的。依據歐洲核子研究組織的安全條例,必需將磁鐵升回到室溫後詳細檢查才能繼續運轉,這將需要三到四週的時間。要再冷卻回運作溫度,也是得經過三四週的時間,如此正好遇上預定的年度檢修時程,因此必須延遲開始運作的時間。 2009年11月23日,大型強子對撞機進行了在修復完成後的第一次試撞。 2015年4月5日,經過兩年的精心維護與升級,大型強子對撞機再度啟動,預計今年夏天將會進行13TeV質子質子碰撞實驗,探索未知領域,例如,尋找暗物質、分析希格斯機制、研究夸克-膠子等離子體等等。.

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大型電子正子對撞機

大型電子正子對撞機(Large Electron-Positron Collider,簡稱:LEP)是歐洲核子研究組織(CERN)的粒子加速器之一,1989年開始營運,位在瑞士和法國的邊界附近,大型電子正子對撞機的周長長達27公里,專門加速電子和正子,是目前已建成的最高能量的輕子加速器,且迄今為止還保留著粒子加速器的速度紀錄。在2000年末的時候,LEP被關停并拆解,以給在建的新的大型強子對撞機騰出軌道空間。.

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夸克

夸克(quark,又譯“层子”或「虧子」)是一種基本粒子,也是構成物質的基本單元。夸克互相結合,形成一種複合粒子,叫強子,強子中最穩定的是質子和中子,它們是構成原子核的單元。由於一種叫“夸克禁閉”的現象,夸克不能夠直接被觀測到,或是被分離出來;只能夠在強子裏面找到夸克 。因為這個原因,人類對夸克的所知大都是來自對強子的觀測。 夸克有六種“味”,分別是上、下、-zh-tw:魅;zh-cn:粲-、奇、底及頂 。上及下夸克的質量是所有夸克中最低的。較重的夸克會通過一個叫粒子衰變的過程,來迅速地變成上或下夸克。粒子衰變是一個從高質量態變成低質量態的過程。就是因為這個原因,上及下夸克一般來說很穩定,所以它們在宇宙中很常見,而奇、--、頂及底則只能經由高能粒子的碰撞產生(例如宇宙射線及粒子加速器)。 夸克有着多種不同的內在特性,包括電荷、色荷、自旋及質量等。在標準模型中,夸克是唯一一種能經受全部四種基本相互作用的基本粒子,基本相互作用有時會被稱為“基本力”(電磁相互作用力、萬有引力、強相互作用力及弱相互作用力)。夸克同時是現時已知唯一一種基本電荷非整數的粒子。夸克每一種味都有一種對應的反粒子,叫反夸克,它跟夸克的不同之處,只在於它的一些特性跟夸克大小一樣但正負不同。 夸克模型分別由默里·蓋爾曼與喬治·茨威格於1964年獨立地提出 。引入夸克這一概念,是為了能更好地整理各種強子,而當時並沒有甚麼能證實夸克存在的物理證據,直到1968年SLAC開發出實驗為止 。夸克的六種味已經全部被加速器實驗所觀測到;而於1995年在費米實驗室被觀測到的頂夸克,是最後發現的一種。.

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中子

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中性流

中性流(Neutral current)是次原子粒子相互作用現象之一,這些相互作用由Z玻色子所引發。弱中性流的發現是弱力與電磁力(弱電理論)統一的重要關鍵,並導致W及Z玻色子最終被發現。 1973年,阿卜杜勒·薩拉姆、謝爾登·格拉肖以及史蒂文·溫伯格預測中性流存在,隨後加爾加梅勒的氣泡室實驗觀察到中性流作用。.

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CP破壞

CP破壞又稱CP不守恒,是物理学,尤其是粒子物理学中的一个术语和定理。它说明在一个物理过程中所谓的CP对称被破坏了。在宇宙学中它对解释今天宇宙中物质的数量超过反物质的数量有极其重要的意义。1964年在CP破坏首先在中性K介子的衰变中被实验证实。1980年詹姆斯·克罗宁和瓦尔·菲奇因此被授予诺贝尔物理学奖。至今为止对CP破壞的研究依然是一个在理论物理和试验物理中非常活跃的领域。.

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粒子加速器

粒子加速器(particle accelerator)是利用電場來推動帶電粒子使之獲得高能量。日常生活中常見的粒子加速器有用於電視的陰極射線管及X光管等設施。只有当被加速的粒子置於抽真空的管中时,才不會被空氣中的分子所撞擊而潰散。在高能加速器裡的粒子由四極磁鐵(quadrupole magnet)聚焦成束,使粒子不會因為彼此間產生的排斥力而散開。 粒子加速器有兩種基本型式,環形加速器和直線加速器。.

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粒子物理學

粒子物理学是研究组成物质和射线的基本粒子以及它们之间相互作用的一個物理学分支。由于许多基本粒子在大自然的一般条件下不存在或不单独出现,物理学家只有使用粒子加速器在高能相撞的条件下才能生产和研究它们,因此粒子物理学也被称为高能物理学。.

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緊湊緲子線圈

緊湊緲子線圈(CMS,Compact Muon Solenoid),瑞士歐洲核子研究組織CERN的大型強子對撞機計劃的兩大通用型粒子偵測器中的一個。直至2006年,已有約2300位來自159個不同的研究機構的科學家,共同參與建設。CMS將建在法國的Cessy的地下洞穴中,剛好跨過瑞士日內瓦的邊境。完成後的偵測器將是一個長約21公尺,直徑約16公尺的筒狀的結構,重量達12500公噸(這也是其名稱的由來)。.

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緊湊渺子線圈

#重定向 緊湊緲子線圈.

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网格计算

网格计算(Grid computing)通过利用大量异构计算机(通常为台式机)的未用资源(CPU周期和磁盘存储),将其作为嵌入在分布式电信基础设施中的一个虚拟的计算机集群,为解决大规模的计算问题提供一个模型。网格计算的焦点放在支持跨管理域计算的能力,这使它与传统的计算机集群或传统的分布式计算相区别。 网格计算的设计目标是:解决对于任何单一的超级计算机来说,仍然大得难以解决的问题,并同时保持解决多个较小的问题的灵活性。这样,网格计算就提供了一个多用户环境。它的第二个目标就是:更好的利用可用计算力,迎合大型的计算练习的断断续续的需求。 这隐含着使用安全的授权技术,以允许远程用户控制计算资源。 网格计算包括共享异构资源(基于不同的平台,硬件/软件体系结构,以及计算机语言),这些资源位于不同的地理位置,属于一个使用公开标准的网络上的不同的管理域。简而言之,它包括虚拟化计算资源。 网格计算经常和集群计算相混淆。二者主要的不同就是:集群是同构的,而网格是异构的;网格扩展包括用户桌面机,而集群一般局限于数据中心。 从功能上来说,可以将网格分类为:.

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瑞士

士联邦(Schweizerische Eidgenossenschaft;Confédération suisse;Confederazione Svizzera;Confederaziun svizra;正式称呼采用Confœderatio Helvetica,因此瑞士的ISO 3166双拉丁字母国家代号是“CH”)通稱瑞士(Schweiz;Suisse;Svizzera;Svizra),為中欧或者西歐國家之一,劃分為26個州。瑞士為聯邦制國家,伯爾尼是联邦政府所在地。瑞士北靠德国,西邻法国,南接意大利,东临奥地利和列支敦士登。 瑞士屬内陆山地國家,地理上分為阿爾卑斯山、瑞士高原及侏羅山脈三部分,面积41,285平方公里,阿爾卑斯山佔國土大部分面積,而800萬人口中,大多分布於瑞士高原,瑞士高原也是瑞士主要城市如經濟中心蘇黎世及日內瓦的所在地。瑞士因自然風光及氣候條件而有「世界公園」的美譽。 瑞士一開始有僱傭兵制度,後來才改採武裝中立,自1815年維也納會議後從未捲入过國際战争,瑞士自2002年起才成為聯合國正式會員國,但瑞士實行積極外交政策且頻繁參與世界各地的重建和平活動;瑞士為红十字国际委员会的發源地且為许多国际性组织总部所在地,如联合国日内瓦办事处。在歐洲區域組織方面,瑞士為欧洲自由贸易联盟的創始國及申根区成員國,但並非欧盟及歐洲經濟區成員國。 依照人均国民生产总值,瑞士是世界最富裕的国家之一,同時瑞士人均財富也居(除摩纳哥之外的)世界首位。依國際匯率計算,瑞士為世界第19大經濟體;以购买力平价計算則為世界第39大經濟體;出口額及進口額分別居世界第20位及第18位。瑞士由3個主要語言及文化區所組成,分別為德语區、法语區及意大利语區,而後加入了罗曼什语區。雖然瑞士人中德語人口居多數,但瑞士並未形成單一民族及語言的國家,而且其國民中外國出生的比例相當高。對國家強烈的歸屬感則來自於共同的歷史背景及價值觀,如联邦主义及直接民主制等。傳統上以瑞士永久同盟於1291年8月初締結為建國之初始,而8月1日是瑞士國慶日。.

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电子

电子(electron)是一种带有负电的次原子粒子,通常标记为 e^- \,\!。電子屬於轻子类,以重力、電磁力和弱核力與其它粒子相互作用。轻子是构成物质的基本粒子之一,无法被分解为更小的粒子。电子带有1/2自旋,是一种费米子。因此,根據泡利不相容原理,任何兩個電子都不能處於同樣的狀態。电子的反粒子是正电子(又称正子),其质量、自旋、帶电量大小都与电子相同,但是电量正負性与电子相反。電子與正子會因碰撞而互相湮滅,在這過程中,生成一對以上的光子。 由电子與中子、质子所组成的原子,是物质的基本单位。相对于中子和质子所組成的原子核,电子的质量显得极小。质子的质量大约是电子质量的1836倍。当原子的电子数与质子数不等时,原子会带电;称該帶電原子为离子。当原子得到额外的电子时,它带有负电,叫阴离子,失去电子时,它带有正电,叫阳离子。若物体带有的电子多于或少于原子核的电量,导致正负电量不平衡时,称该物体带静电。当正负电量平衡时,称物体的电性为电中性。靜電在日常生活中有很多用途,例如,靜電油漆系統能夠將或聚氨酯漆,均勻地噴灑於物品表面。 電子與質子之間的吸引性庫侖力,使得電子被束縛於原子,稱此電子為束縛電子。兩個以上的原子,會交換或分享它們的束縛電子,這是化學鍵的主要成因。当电子脱离原子核的束缚,能够自由移动时,則改稱此電子为自由电子。许多自由电子一起移动所产生的净流动现象称为电流。在許多物理現象裏,像電傳導、磁性或熱傳導,電子都扮演了機要的角色。移動的電子會產生磁場,也會被外磁場偏轉。呈加速度運動的電子會發射電磁輻射。 根據大爆炸理論,宇宙現存的電子大部份都是生成於大爆炸事件。但也有一小部份是因為放射性物質的β衰變或高能量碰撞而生成的。例如,當宇宙線進入大氣層時遇到的碰撞。在另一方面,許多電子會因為與正子相碰撞而互相湮滅,或者,會在恆星內部製造新原子核的恆星核合成過程中被吸收。 在實驗室裏,精密的尖端儀器,像四極離子阱,可以長時間局限電子,以供觀察和測量。大型托卡馬克設施,像国际热核聚变实验反应堆,藉著局限電子和離子電漿,來實現受控核融合。無線電望遠鏡可以用來偵測外太空的電子電漿。 電子被广泛應用于電子束焊接、陰極射線管、電子顯微鏡、放射線治療、激光和粒子加速器等领域。.

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诺贝尔物理学奖

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質子

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超環面儀器

超環面儀器(A Toroidal LHC ApparatuS, ATLAS),是歐洲核子研究組織(CERN)的大型強子對撞器(LHC)所配備的七大實驗探測器之一。此實驗專門為觀測涉及高質量粒子的現象而精心設計建造;使用先前較低能量的粒子加速器無法觀測到這些現象。物理學者希望此實驗能為在標準模型之後關於粒子物理學的新理論找到一些線索。 超環面儀器的長度為44m,直徑為25m,總重量為7000ton,內部連接的電線長達3000km。大約有來自38個國家174個學術機構的3000位科學家和工程師共同參與這實驗計畫。最初15年,團隊領導為,從2009年至2013年,法比奥拉·吉亞諾提是第二任領導人,從2013年開始,團隊領導為。2012年7月4日,CERN宣布,緊湊渺子線圈(CMS)探测到质量为125.3±0.6GeV的新玻色子(超過背景期望值4.9个标准差),超環面儀器测量到质量为126.5GeV的新玻色子(5个标准差),这两種粒子极像希格斯玻色子。後來確認就是希格斯玻色子。.

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W及Z玻色子

在物理學中,W及Z玻色子(boson)是負責傳遞弱核力的基本粒子。它們是1983年在歐洲核子研究組織發現的,被認為是粒子物理標準模型的一大勝利。 W玻色子是因弱核力的“弱”(Weak)字而命名的。而Z玻色子則半幽默地因是“最後一個要發現的粒子”而名。另一個說法是因Z玻色子有零(Zero)電荷而得名。.

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次原子粒子

次原子粒子,或稱亚原子粒子。是指比原子還小的粒子。例如:電子、中子、質子、介子、夸克、膠子、光子等等。.

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显著性差异

顯著性差異(ρ),是統計學上對數據差異性的評價。 當數據之間具有了顯著性差異,就說明參與比對的數據不是來自於同一總體(population),而是來自於具有差異的兩個不同總體。.

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日内瓦

日内瓦(; Genève,; Genèva, and Genf; )是瑞士第二大城市,日内瓦州首府。建在日内瓦湖流入羅訥河之處。今天,日内瓦在国际上享有的高知名度主要得益于这里無數的國際組織,包括联合国日内瓦办事处。 日内瓦是一座著名的國際都市,在兩次世界大戰之間,國際聯盟的總部就是設立在此地。今天仍有許多國際組織在日內瓦設立總部或办事处,包括有红十字會的總部。屬於聯合國的組織有世界衛生組織等。.

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希格斯玻色子和歐洲核子研究組織之间的比较

希格斯玻色子有137个关系,而歐洲核子研究組織有83个。由于它们的共同之处21,杰卡德指数为9.55% = 21 / (137 + 83)。

参考

本文介绍希格斯玻色子和歐洲核子研究組織之间的关系。要访问该信息提取每篇文章,请访问:

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