Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
Khoa vật lý

Bài Thực Hành
Môn: Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học
Đề tài:
GVHD: Lê Văn Hoàng
SVTH :
o Nguyễn Hải Âu
o Đỗ Thị Thanh
o Đỗ Thị Hồng Thấm
Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 5 năm 2009
1
Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH
Mục lục
Mở đầu:………………………………………………………………………….. 2
1. Lịch sử máy gia tốc hạt: .......................................................4
1.1) Định nghĩa máy gia tốc hạt: ...........................................................4
1.2) Phân loại máy gia tốc hạt: ..............................................................4
1.2.1) Máy gia tốc thẳng:.................................................................................. 4
1.2.2) Máy gia tốc vòng: .................................................................................. 4
1.3) Máy gia tốc hạt đầu tiên:................................................................5
1.4) Một số máy gia tốc hiện nay:[].......................................................6
2. Vai trò của máy gia tốc:......................................................18
2.1) Tìm hạt cơ bản .............................................................................18
2.1.1) Định nghĩa: ...........................................................................................18
2.1.2) Tính chất:..............................................................................................18
2.1.3) Phân loại các hạt cơ bản: .......................................................................20
2.1.4) Tương tác của các hạt sơ cấp:................................................................23
2.2) Phản vật chất:...............................................................................27
2.2.1) Lịch sử hình thành khái niệm phản vật chất:..........................................27
2.3) Tìm hạt Higgs: .............................................................................30
2.3.1) Ý tưởng cho sự tồn tại của hạt Higgs:....................................................31
2.3.2) Manh mối tìm ra hạt Higgs:...................................................................34
2.4) Chứng minh thực nghiệm:............................................................34
2.4.1) Tìm trạng thái lỗ đen lượng tử:[] ...........................................................34
2.4.2) Vật chất tối:...........................................................................................35
3. MÁY GIA TỐC LHC:........................................................36
3.1) Định nghĩa: ..................................................................................36
3.2) Giới thiệu chung: .........................................................................36
3.3) Mục đích :[] .................................................................................36
3.4) Thiết kế và vận hành:...................................................................39
3.5) Bộ phân tích:................................................................................42
3.5.1) ATLAS: ................................................................................................43
3.5.2) CMS: ....................................................................................................44
3.5.3) ALICE: .................................................................................................44
3.5.4) LHCb:...................................................................................................45
3.5.5) TOTEM: ...............................................................................................45
3.5.6) LHCf: ...................................................................................................46
2
Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH
3.6) Quá trình hoạt động......................................................................46
3.7) Chi phí .........................................................................................47
3.8) Thông tin: ....................................................................................48
3.9) Sự an toàn của LHC:[] .................................................................48
3.10) Tìm hạt Higgs:[] .......................................................................50
4. Tài liệu tham khảo:.............................................................53
3
Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH
Mở Đầu
“You will know the truth, and the Truth will set you free”
(Ngươi sẽ biết được sự thật, và sự thật sẽ giải thoát ngươi)
John
“The truth is rarely pure and is never simple”
(Sự thật ít khi trong sáng và không bao giờ đơn giản)
Oscar Wilde (nhà thơ, nhà văn Ái Nhĩ Lan)
Tôn giáo được sáng chế bởi nhân loại để tìm hiểu và giải thích sự thật khi
vắng bóng khoa học. Và với sự tiến bộ của khoa học trong một thời gian ngắn,
rất nhiều sự thật được khám phá và giải thích rõ ràng hơn so với những gì tôn
giáo đã làm trong nhiều nghìn năm qua. Những tiến bộ trong lĩnh vực khoa học y
tế đã làm vơi đi nỗi khổ đau cho nhiều người so với những gì tôn giáo có thể
làm. Song song với sự tiến bộ của khoa học là sự thoái trào của niềm tin tôn giáo
trong lòng nhiều người, do đó những tranh luận về khoa học và tôn giáo càng
thêm sôi nổi khi tôn giáo và khoa học cùng bước vào lĩnh vực siêu hình qua phát
minh kỹ thuật của máy gia tốc hạt.
Leonardo Vetra - môt nhà khoa học, lại là một linh mục cơ đốc giáo - muốn
hợp nhất khoa học và tôn giáo để đưa ra lĩnh vực mới “ Vật lí mới” với công
trình nghiên cứu về máy gia tốc hạt và phản vật chất.[1]
Theo danh sách mà tạp chí Mỹ Time bình chọn, sự kiện khoa học lớn nhất
trong top-ten của năm 2008 là việc máy gia tốc hạt nhân (Large Hadron Collider -
LHC) lớn nhất thế giới được khởi động ngày 10/9/2008.[I]
Tất cả là lí do chúng em tìm hiểu đề tài này.
1 DAN BROWN ,Thiên Thần Và Ác Qủy,2007, Nhà Xuất Bản Văn Hóa Thông Tin Hà Nội, tr 60-61
4
Đề tài : Máy gia tốc hạt Môn PPNCKH
1. Lịch sử máy gia tốc hạt:
1.1) Định nghĩa máy gia tốc hạt:
Thiết bị dùng điện trường hay cả điện trường và từ trường để tăng tốc các
hạt tích điện đều được gọi chung là máy gia tốc hạt.
+ Vì vậy nguyên lý hoạt động, cấu tạo, kích thước của các máy gia tốc
là khác nhau. Máy gia tốc được sử dụng trong nhiều lĩnh vực.
+ Trong vật lý, máy gia tốc đóng vai trò đặc biệt quan trọng, nó được
sử dụng trong nghiên cứu các hạt sơ cấp.
1.2) Phân loại máy gia tốc hạt:
Người ta phân biệt hai loại máy gia tốc:
1.2.1) Máy gia tốc thẳng:
Máy gia tốc thẳng là loại máy gia tốc cổ. Máy gia tốc thẳng cổ nhất là máy
gia tốc kiểu Vi-do-ro-e ra đời từ năm 1930: cho chùm hạt mang điện đi qua một
dãy nối tiếp các miền trong đó có điện trường, các hạt mang điện sẽ được tăng
tốc nhờ điện trường. Cuối cùng, các hạt mang điện có thể có năng lượng khoảng
vài trăm MeV.
Trong ngành vật lý nghiên cứu cấu trúc người ta thường dùng phối hợp máy
gia tốc thẳng với máy gia tốc vòng. một số máy gia tốc thẳng có thể kể đến law
chiếc máy của Pháp, khánh thành năm 1958, và những thí nghiệm đầu tiên được
tiến hành vào năm 1959.
1.2.2) Máy gia tốc vòng:
Máy gia tốc vòng là loại máy gia tốc trong đó các hạt chuyển động theo các
đường vòng. Để buộc các hạt chuyển động theo các đường vòng, người ta dùng từ