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世界最大强子对撞机能否按时启用

2007.10.23

欧洲核子研究中心(CERN)是世界上最大的粒子物理研究中心,位于法国和瑞士交界处的日内瓦城附近,傍依雪山和农舍,宁静美丽。但如今,它的内部正在进行一场如火如荼的战斗:CERN正在建设世界最大的对撞机——大型强子对撞机(LHC)。尽管困难重重,建设进程还是在向前推进。但最近,物理学家们的博客上出现种种小道消息:LHC的启用日期将推迟。

 

在CERN里,LHC的隧道长达27公里。

 


成立于1954年的CERN是欧洲第一个联合科研机构,也是世界最大的粒子物理研究中心,主要为物理学家们提供加速器和探测器等研究工具,有20个成员国,员工近3000人。现在,它又在建造世界最大的对撞机LHC,LHC计划于2008年7月启用。因此,任何一点问题都会引起各界的关注。
 
但新出现的问题真的有那么严重吗?据最新出版的《自然》杂志报道,CERN执行主任Robert Aymar在10月8日出版的实验室期刊《CERN 公告》撰文写道:“没有任何迹象表明工程将要停止,我们期待着LHC在2008年首次进行物理实验。”但尽管有这样的保证,项目主任Lyn Evans强调,LHC的日程安排非常紧张,任何小小的闪失都会导致启动工程的延迟。
 
耗资约84亿美元的LHC是一个空前复杂的加速器,位于地底100米深处,周长达27公里,是世界最大的超导装置。在这台对撞机中,质子彼此撞击,产生出14万亿电子伏特的高能粒子,相当于目前纪录的7倍;然后,探测器从碰撞的灰烬中寻找希格斯介子机理的证据,该机制被认为是描述所有粒子如何形成质量的机制,超越了目前粒子物理的理论框架——标准模型。
 
LHC的建设过程并非一帆风顺,而是遭遇了一系列的挫折和耽搁。比如,2007年3月,在美国费米国家实验室建设的一个支撑超导磁体的设备出了问题,工程师们被迫匆忙四外寻找替代品。
 
最近一轮的怀疑和小道消息出现在今年9月,当时,当磁铁装备准备提交使用时,LHC的工程师们发现几根磁铁间的管道出现了褶皱。LHC真空工程师团队的负责人Raymond Veness说,在424个部位中,有6个地方出现了塌陷,阻断了粒子通行的线路,他说:“这是一个很糟糕的问题。”
 
在紧迫的时间压力下,工程师们提出了临时解决方案。利用压缩空气,让一个带有无线电发射装置的塑料小球穿越管线,如果小球的运行中止,那么,工程师们就能在几分钟内确定塌陷的位点。但是,要修理这个塌陷点却要花1天半的时间,导致日程安排更加紧张。Veness说:“所有人在所有问题上都非常紧张。”
 
美国国家费米实验室的高能物理学家Peter Limon说:“我并不认为所有人会把这些问题当做不可解决的问题。”而Evans说,LHC能否按时启用取决于磁铁系统在今年冬天的额外试验中能否成功。这项试验是在液氮温度下进行的,磁铁或任何一个配件出问题都会导致几个月的延期,因为将这些设备升温后修复、再冷却后试验要花几个月的时间。
 
“未来3个月非常关键。”Evans说,“如果这一时间段发生了预料之外的事,那么毫无疑问,事件就会被耽误。”

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