磁铁在生活中的应用有哪些,磁铁在生活中的例子( 三 ) _百科达人

甚至早在 1973 年，由加州大学伯克利分校（University of California, Berkeley）领导的一个研究小组就发射了一个装有一堆探测器的气球，其中包括类似于在 LHC 的 MoEDAL 探测器中使用的塑料板。在爱荷华州苏城（Sioux City）附近，一些高质量并且引人关注的单极型物质高速穿过机载探测器，不过它更像是从深空呼啸而来的重元素核，就像宇宙射线一样。再一次，这个事件没有重现，这让科学家们感到沮丧又好奇。
MoEDAL 探测器
拉赞提的名字 “阿图”（Attu）的发音很像《星球大战》（Star Wars ）中的角色 R2-D2，一个可爱的蹲伏式机器人；这个形象的玩具就坐在他在伦敦帝国理工学院的办公室的电脑上。拉赞提偶尔也会拜访位于瑞士日内瓦的 LHC，他参与了平弗德的项目，一同寻找磁单极子。这项合作被称为“MoEDAL”，发音和“勋章”（medal）相同，全称“LHC 磁单极子和奇异粒子探测器“（Monopole and Exotics Detector at the LHC），聚集了来自四大洲的 70 多人。MoEDAL 在 2015年开始收集数据，并将与 LHC 目前这一轮运行计划同步，于今年 12 月结束，并可能加入 LHC 下一轮运行计划，时间是 2020 年到 2022 年。
来参观 LHC 的人可能不会留意到 MoEDAL，它看起来就像一组银色金属储物柜。MoEDAL 与 LHCb 项目的一部分共享一间地下室。LHCb 项目耗资巨大，占据一座房屋；它探测底夸克，这是一种寿命短暂的粒子，产生于两束质子的正面碰撞，质子束的速度接近光速。这些质子束穿过两条长约 17 英里、环绕着 LHC 的管道飞来，而质子烟火就发生在 MoEDAL 所在的地下室内。
MoEDAL 的锁形探测器环绕着碰撞点，等待着任何可能留下痕迹的磁单极子。这些粒子会穿过 MoEDAL 的组件中薄薄的塑料片，留下极其细微的永久性的破坏痕迹。“MoEDAL 就像一个巨大的相机，”平弗德说，塑料板“就像它的胶片。”如果他的团队在胶片中发现了一组排列整齐的小洞，指向 LHC 的质子碰撞，平弗德和研究团队就可以拿起香槟庆祝了。
“MoEDAL 只能检测到新的物理现象，”平弗德说，“已知的标准模型粒子中没有一个可以在我们的塑料板中留下痕迹。”因此探测器应该发现的不仅仅是单极子，更可能是一群新奇的粒子。“只要发生一个检测事件，就足以确定发生了一些奇妙的事情，”平弗德说。
欧洲核子研究中心大型强子对撞机的 MoEDAL 实验搜寻粒子碰撞的碎屑，从中寻找寻找单极子。（图片来源：Maximilien Brice/CERN）
MoEDAL 中的第二种探测器由铝制成，它能“诱捕”叛逃的粒子，从而能够更好地捕获磁单极子。拉赞提说：“如果磁单极子穿过铝，它会减速并被困住。”研究人员通过将铝放进一个超导回路（一种能探测弱磁场的装置）来探测它的存在。普通的偶极磁铁在环路中产生两个电流，并相互抵消；然而一个磁单极子将引发持续的电流。平弗德说：“被捕获的磁单极子产生的电流信号是没有办法伪造的。”
磁单极子捕获装置已经就位，现在所有研究人员要做的就是观察和等待，还有祈祷。
寻找全天然磁单极子
在地球的另一端，科学家们采取了不同的方法。除了利用人造粒子碰撞来捕获人造的磁单极子以外，另一些物理学家正在寻找自然界中来自宇宙的磁单极子，它们最初是在宇宙大爆炸中产生的，然后从太空坠落到地球。这些磁单极子的尺寸范围很广，包括从超重型到轻型的磁单极子，且它们以完全不同的速度运动，其中由磁场带动的磁单极子速度最快，以接近光速运动。
在阿根廷的皮埃尔·奥格天文台中，1660 个水箱组成了近 1200 平方英里的实验装置。这些水箱可以探测到磁单极子和宇宙射线产生的粒子簇。（图片来源：Pierre Auger Observatory）
那些运动速度极快的磁单极子是皮埃尔·奥格天文台（Pierre Auger Observatory）主要的探测目标。这个天文台位于阿根廷西部安第斯山脉脚下的平原上，主要探测宇宙射线，也就是穿过宇宙的一些极高能量粒子。当宇宙射线进入我们的空域后，它首先会打碎一些地球大气层中的分子。撞击产生的碎片随后引发数十亿粒子的级联链式反应，一起向地面喷涌并发出有特征的紫外光，这称之为大气簇射（air shower）。
运气好的话，奥格天文台的紫外线望远镜也可以探测到一颗正在降落的宇宙磁单极子。宇宙射线和磁单极子的信号差异很容易发现：宇宙射线的紫外线能量在早期达到峰值，然后随着大气簇射的消失而减弱；然而磁单极子更加“坚强”，会在降落时继续释放能量。