歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對撞機(jī)10日正式啟動,將第一束質(zhì)子束流注入27公里長隧道內(nèi)的對撞機(jī)。北京大學(xué)物理學(xué)院錢思進(jìn)教授當(dāng)天在位于日內(nèi)瓦郊區(qū)的歐洲核子研究中心接受新華社記者專訪時表示:“這具有里程碑意義,為在前所未有的對撞能量下取得新發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)?!?
參與大型強(qiáng)子對撞機(jī)上CMS探測器建設(shè)的錢思進(jìn)介紹說,此次啟動還不是大型強(qiáng)子對撞機(jī)開始對撞,只是將第一束質(zhì)子束流注入對撞機(jī),使其以接近光速的速度走通27公里環(huán)形隧道;經(jīng)過一段時間(數(shù)小時至數(shù)十小時)調(diào)試,在第一束質(zhì)子束流走通對撞機(jī)并運(yùn)行穩(wěn)定后,再注入與其平行的第二束質(zhì)子束流反方向運(yùn)行。在相向平行運(yùn)行的兩束質(zhì)子束流穩(wěn)定之后,再經(jīng)過幾天至幾個星期的極其復(fù)雜細(xì)致的同步調(diào)整,才可能開始實現(xiàn)兩束質(zhì)子束流的對撞。
錢思進(jìn)說,如果一切順利,大型強(qiáng)子對撞機(jī)將在年底前實現(xiàn)兩束各達(dá)5萬億電子伏特能量的質(zhì)子束流對撞,此能量將是以前世界紀(jì)錄的5倍。按計劃,質(zhì)子束流明年夏天將達(dá)到7萬億電子伏特的設(shè)計能量。
大型強(qiáng)子對撞機(jī)的建造已歷時十幾年,難度很大,僅啟動前的準(zhǔn)備工作頭緒就非常繁多。錢思進(jìn)說,啟動前主要是完成超導(dǎo)磁鐵的冷卻和質(zhì)子束流的預(yù)加速,其中的最大難題,是將位于地下100米的27公里隧道中的數(shù)千根組成對撞機(jī)的大型超導(dǎo)磁鐵冷卻到零下271攝氏度。整個隧道分成等長的8段逐一冷卻、通電并進(jìn)行束流通過實驗,每段冷卻需要至少三四個星期,冷卻后若在實驗中出現(xiàn)任何問題又要升到室溫排除故障,升溫也需若干星期,一冷一熱就要兩三個月。盡管艱難,經(jīng)過不懈努力,所有磁鐵最終于今年7月全部冷卻成功。大型強(qiáng)子對撞機(jī)是世界上最大的冷卻系統(tǒng),共加注了1萬噸液氮和130噸液氦,其中液氦用量達(dá)世界年產(chǎn)量的約1%。
質(zhì)子束流預(yù)加速也是個復(fù)雜過程,對每一束質(zhì)子束流,從地面到地下、在室溫下從質(zhì)子直線加速器、小環(huán)形加速器(周長100多米)、質(zhì)子回旋加速器(周長600多米)到超級質(zhì)子回旋加速器(周長約7公里)都必須進(jìn)行由小到大的4級預(yù)加速。
在大型強(qiáng)子對撞機(jī)上的4個大實驗中,來自80多個國家和地區(qū)的7000多名科學(xué)家和工程師共同參與制造、維護(hù)和運(yùn)行4個大探測器并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。中國在這4個大實驗中投資數(shù)千萬元人民幣并將參與物理分析。中國科學(xué)院高能物理研究所、北京大學(xué)、清華大學(xué)、中國原子能科學(xué)研究院、中國科技大學(xué)、南京大學(xué)、山東大學(xué)、華中師范大學(xué)和華中科技大學(xué)等科研院所和高校的科研人員參加了部分實驗。
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