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2025-03-03 【3D列印】將 ATLAS 帶到您的辦公桌上：CERN 探測器 3D 模型
【3D列印】 將 ATLAS 帶到您的辦公桌上：CERN 探測器 3D 模型
想像一下你手中握著一塊尖端的物理學史。
感謝 3D 列印和專門的 CERN 物理學家，現在您可以做到這一點。
“我們和同事開玩笑說，辦公室裡要放一個小型探測器，這樣可以更好地向不熟悉探測器的人解釋正在討論的探測器的哪個部分。這就是我的熱情項目的開始。” – Jan Brajer，CERN 工程師
ATLAS 是什麼？
ATLAS探測器是歐洲核子研究中心(CERN)的一台巨型科學儀器。
歐洲核子研究中心成立於 1954 年，位於日內瓦附近，是世界上最大、最強大的粒子加速器大型強子對撞機 (LHC) 的所在地。
科學家在這裡研究宇宙的基本組成部分並解開其最深的奧秘。
左圖：ATLAS 內部，來自 CERN 的空間環景遊覽工具；右圖：ATLAS 實驗偵測器環形線圈之間插入量熱計。
ATLAS 是迄今為止建造的最大的粒子探測器，尺寸為 46 x 25 x 25 米，重達 7,000 - 9,000 噸。
具體來說，ATLAS 的高度相當於 8 層樓，長度相當於半個足球場，重量相當於 1,200 頭大象。
它就像一個精密的“相機”，可以捕捉和分析大型強子對撞機產生的高能粒子碰撞。
這些碰撞重現了與大爆炸後相似的條件，為科學家研究宇宙的起源提供了一個獨特的窗口。
該探測器極為詳細地記錄了這些碰撞的結果，幫助研究人員研究希格斯玻色子等現象（這種粒子解釋了宇宙中一切事物如何獲得質量），並尋找難以捉摸的暗物質（一種被認為構成宇宙大部分的隱形物質）。
從激情項目到公共訪問
這個計畫最初只是歐洲核子研究中心 ATLAS 偵測器操作小組成員 Jan Brajer 和他的同事之間的一個玩笑，後來演變成了一個熱情計畫。
消息很快傳開了，Jan 被正式要求製作一個作為 ATLAS 協調員的退休禮物。
他花了6 個月的時間創建 3D 模型，精心複製了 ATLAS 的設計。這個過程並非沒有挑戰。
「最困難的事情可能是創建環形結構並嘗試平衡可列印性和細節，」Jan解釋道。
左圖：單一環形線圈的 3D 模型。右圖：完整的環形結構，帶有μ子室，來自 Jan 的組裝指南。
它包含200 多個零件，使用四台 3D 列印機耗時5 週進行列印和組裝。
「組裝簡直是一場噩夢，我注意到模型上有很多可以改進的地方，」他說。
“當這個模型被送到接收者手中時，我感到無比欣慰，我不再需要考慮這件事了。”
但故事還沒結束！多個部門聯繫他，詢問他是否可以分享該模型用於教育和宣傳目的。
作為一個完美主義者，他願意在分享模型之前對其進行重新加工和簡化，並花費無數的時間來完善設計。
Jan 改進了原始版本，使得組裝更易於管理。
他還調整了諸如桶形μ子室之類的特徵，以提高其可列印性，確保模型更容易複製，而不會丟失其複雜的細節。
然而，當 Jan 遭遇自行車事故時，該計畫面臨重大挫折；他丟失了保存在便攜式驅動器上的大部分數據。
他毫不氣餒，重新開始。
「康復後，我再次開始了旅程，最終，一年後，我上傳了一個願意向公眾展示的模型，」他分享道。
傑作現已對所有人開放
Jan 的令人難以置信的 1:100 ATLAS 模型現在可以在MakerWorld上找到。
它在物理教育競賽中獲得了第二名。
這確實是一件傑作。它代表了數月的設計、無數次的迭代以及極高水準的投入。
ATLAS 模型是一個雄心勃勃的印刷項目，需要 4 天 6 小時的列印時間、2 公斤的燈絲和 644 塊磁鐵（加上一些膠水）進行組裝 - 這對任何創克來說都是一個有益的挑戰。
像這樣的項目不僅僅是好玩。它們是理解複雜科學概念的寶貴資源。
而且，您不是每天都能在自己的辦公桌上看到世界上最具代表性的科學實驗之一的縮小版！
謝謝您，Jan，犧牲了那麼多午休時間和空閒時間來讓我們大家都能使用這個模型。
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參考資料