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含镍不锈钢在超低温下的表现,成就了对希格斯玻色子的探索

2018-9-10 15:31:31 来源:中国有色金属报 字体:  术语简释』『行情讨论』『走势图
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这个消息终于正式宣布了:科学家们已经发现了希格斯玻色子,即粒子物理学理论所预测的那种有助于解释宇宙大爆炸和宇宙起源的粒子。

为了发现这种难以捉摸的粒子,人类已经投入了海量的时间、资源和天才的智慧。首先,来自欧洲原子核研究委员会(CERN)的工程师们设计并在跨越瑞士和法国的山脉之下修建了一个价值 20 亿美元的全球最大的粒子加速器。接下来,科学家们在 27 公里长的隧道内进行了一系列实验,依赖特种不锈钢合金来保持粒子束在稳定路径上快速移动。最后,数据管理人员对亚原子碰撞的万亿信息进行筛选,以确定在 2012 年所发现的粒子是否真的是希格斯玻色子。

在这一探索开始5年之后,欧洲原子核研究委员会仍然不能确定他们的科学家所发现的是粒子物理学中最流行的理论所预言的标准的希格斯玻色子,还是另一种不同的理论所预言的希格斯玻色子?蒲Ъ颐腔菇辛思父鼋徊降氖笛,重现实验的结果,来研究这个问题,并研究这种最重要的、被假定为宇宙所有其他粒子质量之源的粒子的其他属性。

这些实验在大型强子对撞机(LHC)内部进行,在这里,质子以近乎光速的速度相向而行,以再现大爆炸后瞬间所展现的条件。粒子束在彼此隔绝的真空管内、在由电磁体形成的强磁场引导下沿着加速器的环型管路运行。欧洲原子核研究委员会科学家们能够通过质子的粉碎性碰撞来检测希格斯玻色子。

用来构建加速器的材料选择主要考虑的是超导状态所要求的将磁体冷冻至零下271.3℃,这一温度比在外层空间所发现的温度还要低。为了保持这种深冷,要将加速器与一个长达120千米的管路系统相连,来配送液氦。

能够抵抗这种恶劣环境的含镍不锈钢在磁体和液氦配送中都起着重要作用。磁体使用了大约860吨的 Nirosta4375(EN1.4375),这是一种锰镍合金不锈钢。用来将液氦配送给磁体的管系使用了450吨EN1.4307铬镍不锈钢,与304L(UNS S30403)不锈钢非常相似。

EN1.4375合金的韧性足以抵抗极度寒冷和磁体内的强磁力,而它自身极低的磁导率也可以防止钢本身被磁化。铬镍不锈钢同样也耐低温,可确保管路不会变脆。

(本文由国际镍协会提供资料整理而成)

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