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发现“上帝粒子”花费几何?

欧洲核子研究组织(CERN)上周三宣布,大型强子对撞机(LHC)已经发现一种与希格斯玻色子一致的粒子。这是一个非常重大的发现:它证实了粒子物理学标准模型理论,而后者预言了希格斯玻色子的存在。虽然亚原子粒子有很多种类,但希格斯玻色子显然尤为重要,因为根据标准模型理论,它是宇宙中所有物质的质量来源。这一关于宇宙终极秘密的发现来得并不便宜。
总成本高达132.5亿美元
首先,要发现希格斯玻色子这一亚原子粒子,需要非常巨大的能源。为了寻找希格斯玻色子,你必须把单个质子加速到接近光速———这显然不是件好办的事。
为了这种加速能力,CERN的科学家们在位于法国和瑞士边境地下100米深、长27公里的环形隧道中,建造了一台L H C.这台对撞机配备了大约9300块超冷至华氏零下456 .25度的超导磁体。这使得这台对撞机可以把质子加速到99 .99%的光速。质子要通过6个不同的探测器,每个探测器负责运行不同的实验,而这台对撞机提供的电力也大到不可思议的120兆瓦,几乎相当于附近瑞士日内瓦州全部住宅的用电量。
LHC的建造总成本约47 .5亿美元,大约耗费了10年的时间。它目前正在进行几个不同的实验,其中包括紧凑缪子线圈(C M S)及发现希格斯玻色子的超环面仪器(A TLA S)实验探测器。这些实验每年总耗资额为55亿美元,C E R N提供了其中20%的资金。实验所需的其余资金由各项国际合作计划提供。每年约2 .86亿美元的电脑计算能力构成了C E R N另一大运行成本。仅L H C的用电成本一项每年就高达约2350万美元。L H C的总营运预算为每年10亿美元左右。
LHC于2008年8月首次启动,当年9月份停机维修,直到次年11月才重新启用。计入上述所有费用,寻找希格斯玻色子的总成本高达132.5亿美元左右。
将现有技术推至极限
这无疑是笔巨额开支,但在福布斯全球富豪榜上,有50多名亿万富豪的个人资产净值超过了这个数。运营资金本身是由C E R N成员国提供,其中德国、英国、意大利、法国和西班牙提供了年度预算的逾70%.实验所需资金来源还包括诸如大学等大型研究机构和美国、印度及俄罗斯等观察员国家政府。
当然,这些钱的用途并不仅限于寻找希格斯玻色子的实验。L H C目前还进行着一些其他的实验,包括发现其他亚原子粒子的实验,以及只在探索物理学未知领域(比如暗物质和暗能量)的实验。
毋庸置疑,这些实验在揭示宇宙更多奥秘的同时,也增强了我们的技术能力。仅建造LH C这项任务就迫使工程师开发各种新技术,并将现有技术推至极限。CER N本身就是万维网最初得以开发的部分原因,就是为国际研究人员彼此之间的交流提供途径。此外,为了处理LH C产生了大量数据,一系列新的计算及数据处理方法正在被开发出来。而LH C在粒子物理学领域所取得的进步正推动医疗成像领域的进步。
如果把推进计算机进步、医疗成像和科学突破的潜力合在一起,132.5亿美元的费用看上去是绝对合算的。尤其当你考虑到,L H C及其相关实验正让我们更加接近揭开宇宙的诸多奥秘。

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