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        3D打印如何幫助CERN科學家升級世界上最大的粒子加速器

        新聞資訊

        3D打印如何幫助CERN科學家升級世界上最大的粒子加速器

        作者:
        發布時間:
        2021/01/14
        【摘要】:
        為大型強子對撞機制造微小、高度復雜的組件絕非易事。CERN的科學家找到了3D打印的解決方案。

        為大型強子對撞機制造微小、高度復雜的組件絕非易事。CERN的科學家找到了3D打印的解決方案。

        在過去的五年中,安東尼奧·佩萊格里諾(Antonio Pellegrino)一直在從事高壓工作:科學家正在領導對功能最強大的粒子加速器進行升級,該粒子加速器位于法瑞邊界歐洲核子研究組織(CERN)的下方一百米?!  ?/span>

         

        通常被稱為大型強子對撞機(LHC),該加速器是一個27公里長的環,其中質子和電子等粒子彼此高速投射,重現了十分之一秒的存在條件。大爆炸之后–加速器內裝有各種高精度探測器,所有這些都可供現代科學家觀察?!  ?/span>

         

        大型強子對撞機在2015年被暫停,以供工程師和醫生尋找提高加速器探測器精度的方法。最終目標?不僅要了解問題,而且要對宇宙的起源有更好的見識。

         

        為此,佩萊格里諾(Pellegrino)求助于一項目前用于設計從食品,時尚到人體細胞的產品的技術:3D打印。由于與技術公司3D Systems的合作,LHC的某些部分已經從3D打印機中脫穎而出,作為加速器探測器冷卻系統設計的一部分。至關重要的是,印刷零件可以滿足薄型組件的嚴格要求,而又不影響回彈力-這是傳統手工工藝幾乎不可能滿足的條件。

        Pellegrino告訴記者:“問題的有趣組合導致我們進行3D打印。” “我們花了兩年的時間試圖制造出滿足我們要求的原型,才意識到它太費力了,而且再現性不夠。那時候我們開始考慮也許3D打印可能是我們的選擇。”

         

        通過選擇,3D打印成為解決方案。3D Systems的打印機成功用于生產極輕的鈦棒,其寬度為1.6毫米,壁厚為0.1毫米。這些條將安裝在檢測器上,并將用于將系統冷卻至-40°C,以確保結果不會因熱干擾而改變。

         

        佩萊格里諾(Pellegrino)的工作專注于特定類型的LHC檢測器,該檢測器用于一項名為大型強子對撞機美女(LHCb)實驗的研究。這項研究著眼于一種叫做美夸克的粒子,以了解物質與其神秘的對應物反物質之間的區別。反物質是在宇宙原始時期與粒子并存的反粒子,如今這種反粒子嚴格地在專家的范圍內產生實驗室。

         

        “物質和反物質在平等的基礎上開始,但是今天,我們只有一種類型。那么另一種類型又去了哪里呢?” 問佩萊格里諾。

         

        為了確切地回答這個問題,大型強子對撞機產生了數十億個美容夸克粒子,以及與之相當的被稱為反美夸克的反物質,它們在大爆炸之后都是很常見的。簡而言之,LHCb檢測器的作用包括記錄有趣的粒子編排,這些編排是在產生美麗和反美夸克并隨后在LHC內部衰減時發生的。

         

        夸克是不穩定的且壽命短:在眨眼之間,它們會分解成其他顆粒。觀察這一過程可以為科學家提供線索,說明為什么物質似乎戰勝了反物質,并且從長遠來看,可以更好地理解宇宙的創造。

         

        佩萊格里諾說:“物質和反物質的行為之間的差異很小,要觀察它,就需要越來越好的儀器。” “為此,我們希望構建一個更好的檢測器。您可以將其視為一張照片-您希望看到越來越清晰的圖像。這就是它的意義。這就是為什么我們要進行如此巨大的技術升級。”

         

        (本文來源:中國核技術, 如需轉載,請注明原出處。)

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