LHC啟動(dòng)——見證歷史的一刻

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在2008年9月，全世界媒體的科學(xué)報(bào)道都聚焦在瑞士日內(nèi)瓦的歐洲核子研究組織，因?yàn)橐粋€(gè)全新的高能加速器于9月10日正式啟用了。歐洲核子研究組織花了近20年的時(shí)間，匯聚全球頂尖物理學(xué)家之力建造完成的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，是史上最大規(guī)模的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。不同于早期放得進(jìn)一間普通房間的加速器，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)大到需要一個(gè)周長(zhǎng)達(dá)27千米、橫跨法國(guó)與瑞士二國(guó)的地底隧道，里面放滿了超導(dǎo)磁鐵。比起前一代的加速器，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)將把質(zhì)子加速到7兆電子伏特，能量提高了近10倍，大幅拓展了我們對(duì)基本粒子的研究能力。

科學(xué)無國(guó)界

建造這么大的加速器，除了得依靠歐洲核子研究組織研究加速器50年來所累積的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)外，資金需求更是另一個(gè)重要的問題。大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的造價(jià)超過20億美元，還不包含約15億美元的探測(cè)器，沒有一個(gè)國(guó)家的科學(xué)預(yù)算能支持這樣龐大的工程。幸好歐洲核子研究組織是由歐洲各國(guó)共同出資成立的國(guó)際性組織，得以順利將來自80余個(gè)國(guó)家的科學(xué)家、工程師、學(xué)生組成國(guó)際團(tuán)隊(duì)，并取得各國(guó)政府的支持，共同建造，共享成果。

這里就像一個(gè)沒有國(guó)界的大同世界，科學(xué)家爭(zhēng)的是技術(shù)細(xì)節(jié)與設(shè)計(jì)方案，而不是國(guó)家、民族或政治的界線。美國(guó)和蘇聯(lián)的團(tuán)隊(duì)早在蘇聯(lián)解體前就在歐洲核子研究組織合作無間。

9月10日上午9時(shí)，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的控制室里擠滿了人，負(fù)責(zé)操作的物理學(xué)家和加速器專家在各自的計(jì)算機(jī)屏幕前，專注地調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)?？刂剖业暮蠓絼t規(guī)劃為媒體區(qū)，讓各國(guó)媒體實(shí)地觀看啟動(dòng)過程。其他物理學(xué)家，包括我在內(nèi)，就擠在歐洲核子研究組織的大講堂內(nèi)，觀看由控制室傳來的實(shí)況轉(zhuǎn)播。開始運(yùn)轉(zhuǎn)前，計(jì)劃總負(fù)責(zé)人艾萬斯與歐洲核子研究組織的主任艾莫簡(jiǎn)單致詞，接著就由艾萬斯指揮，啟動(dòng)大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的首次運(yùn)轉(zhuǎn)。

第一道質(zhì)子束流起跑

第一個(gè)步驟的目標(biāo)是讓質(zhì)子繞行27千米的環(huán)狀束流管一圈。若想順利達(dá)成，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)內(nèi)部數(shù)千個(gè)大型超導(dǎo)磁鐵都必須運(yùn)作正常，數(shù)百萬個(gè)各種零件也都不能出現(xiàn)任何差錯(cuò)。艾萬斯在致詞時(shí)，特別提到上一個(gè)大型加速器“大型電子正子對(duì)撞機(jī)”，光在這一步驟就花了整整12個(gè)小時(shí)。

這個(gè)步驟將大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)劃分為八段，首先讓質(zhì)子通過第一段約3千米的路程。當(dāng)屏幕上突然閃動(dòng)了一個(gè)光點(diǎn)，代表質(zhì)子已經(jīng)到達(dá)第一段的尾端，所有人都不自禁地鼓掌叫好。接著，第二段和第三段也順利通過，只花了30分鐘。第四段的尾端是大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上所裝設(shè)的二個(gè)大型探測(cè)器之一：緊湊渺子螺管偵測(cè)器。不久，控制室傳來好消息，他們已經(jīng)看到束流粒子的信號(hào)，并用以調(diào)整探測(cè)器的參數(shù)。

大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)控制室隨即將束流繼續(xù)送往第五段和第六段，沒有碰到任何問題。在第六段和第七段中，一度看到較大的震蕩，但是經(jīng)過控制室的調(diào)整后，很快就恢復(fù)正常，原來預(yù)期要花上一段時(shí)間的工作，在我們還來不及察覺時(shí)就已經(jīng)完成。忽然間，艾萬斯宣布即將完成質(zhì)子環(huán)繞一周的運(yùn)行，大家屏息以待，數(shù)千人的目光都集中在顯示屏幕上，粒子信號(hào)閃亮的瞬間，全場(chǎng)歡聲雷動(dòng)，大家都用力鼓掌叫好，互道恭喜。對(duì)粒子物理而言，一個(gè)新的時(shí)代開始了。