欧洲大型强子对撞机“首撞”

　　经历14 个月的修复之后，11 月20 日，欧洲粒子物理研究所宣布，大型强子对撞机恢复工作。11 月23 日，科学家将两束质子束通入对撞机中，成功实现对撞。12 月1 日，对撞后的质子束被加速到1.18 万亿电子伏的能量，创下了粒子加速器所能达到的最高纪录。然而这还只是一场预演，按照研究所总负责人的设想，2010 年，他们将进行一场能级达3.5 万亿电子伏的撞击，那时，将会有新的粒子从“大爆炸”中产生。

　　瑞士时间12 月2 日凌晨1点23 分，大型强子对撞机(LHC)又坏了。一段电缆发生故障，对撞机线路脱落，接着位于梅林(Meyrin)的计算机控制中心里供电中断，对撞机再一次陷入停工状态。

　　然而在欧洲粒子物理研究所

　　(CERN)的官方网站上，最靠前的新闻仍是对撞机2 天前取得的成就：“LHC 建立了一项新的世界纪录”。美国著名科技记者阿兰·博伊尔(Alan Boyle)在提到这场故障时说，供电中断不仅让LHC停止运作，还令CERN 的网站也暂时失效。CERN 官网一向更新及时，或许这正是CERN 没有公布对撞机最新故障的原因。

　　不过这只是一场小事故，“工作人员正在尝试将质子束重新通入LHC 中。”博伊尔引用CERN 官方发言人的话说。LHC 于去年9 月建成，但不久就出现氦泄漏事故，关于LHC 的一片争议声还没有完全冷下来，机器就宣布停工了。

　　CREN 投入了2400 万英镑进行修复，直到今年11月中旬，对撞机才得以恢复工作。跟去年的故障相比，出现一根坏掉的电缆，的确算是小事故。

　　“幸运的是，这次的供电故障没有影响到对撞机中的低温。”CERN 的官方发言人卡蒂说。为了维持LHC 的磁力系统，对撞机隧道里的温度必须维持在零下271℃左右。故障之后，对撞机里的温度并没有回升。这确保了对撞机能在短时间里恢复工作。

　　扫清这些细枝末节的障碍，CERN希望能重新启动LHC，继续他们在12月1 日所取得的胜利。他们下一个目标将是2010 年一次更大强度的对撞。“还有很多事要做，我们会脚踏实地地继续。我还留着我的香槟，在冰箱里，到2010年我再把它拿出来，庆祝LHC 的成功。”CERN 的总负责人鲁尔夫·赫尔说。

　　世界上最大、最昂贵的物理实验鲁尔夫·赫尔所说的成功包括发现暗物质、找到希格斯玻色子和揭开宇宙之谜，他希望整个物理学能因为这场实验，获得变革性的进展。LHC 就是物理学家们重现宇宙大爆炸真相的“利器”，所以有时候LHC 也被媒体称为“大爆炸机器”。

　　工作在CERN 的科学家来自世界各地，共有8000 多人。这些科学家是LHC 的研制者、操控者，当然，有时候也是维修者。当LHC 中被通入质子束，按照他们的设想开始运行时，这些科学家被看作是“处于世界控制中心”的人。尽管科学家再三保证，这项实验是安全的，但是大多数人仍将LHC 列在自己假想的、“导致地球毁灭十大原因”这样的单子里。

　　LHC 的设想十分大胆。它是一个长达27公里的地下环路，在这个环路里，科学家用强磁体制成隧道，然后，科学家将两道质子束通入到隧道里，令它们加速到光速后相向疾驰，当两道质子束相遇，会产生出类似于“宇宙大爆炸”一样的反应。一些粒子会在碰撞后产生，比如自旋为零、被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子；另外，科学家还希望，通过这项实验观察到，粒子是如何带有质量的。这就是对撞机实验的意义所在。建造LHC，CERN一共投入了近100 亿美元，这是世界上最大、最昂贵的物理实验。

　　很多人认为实验不安全，如何能控制爆炸后的结果？如果撞击之后，产生的不仅仅是几个粒子或小型黑洞呢？但是CERN 的科学家则坚持认定实验是安全的。环形隧道位于日内瓦附近的郊区，和法国相邻，隧道被建在地下100米的地方，隧道“外壳”都做了极周全的密闭和绝缘处理，而且虽然过程相似，但LHC 中爆炸的能量，其实比真正的宇宙大爆炸要小得多。

　　第一次撞击：能量创纪录

　　LHC 真正意义上的第一次撞击发生在11月23 日。20 日时，对撞机宣布修复完成，三天后，对撞实验取得了远高于预期的成功。

　　两束质子被通入，在预定地点相撞。一台快照机抓拍了撞击时的图像：质子束从撞击点迸裂成四散的各种颜色的线。不过质子束本身的直径也只有发丝粗细。

　　撞击没有产生什么粒子。因为是修复之后的首次撞击，科学家并没有让质子束达到很高能级，但是经过加速器后，质子束不断加大它的能量，到了12 月1 日，它的能量达到了1.18 万亿电子伏，与此相参照的是，核衰变所产生的能量也只在千万电子伏之内，一般的核衰变最多只能达到300 万电子伏的级数。

　　就是这次撞击让LHC 创造了一项加速器的世界纪录。之前的粒子加速器纪录由美国费米实验室加速器于2001 年创下，那时候他们完成了0.98 万亿电子伏的纪录。

　　“从恢复到撞击成功，在如此短的时间里，LHC 取得这样的成就，这很了不起。不过我们仍应该保持一种更长远的眼光。”鲁尔夫·赫尔说：“直到我们动真格的，利用LHC 开启一项能影响物理学意义的实验。”

　　如果没有什么别的故障，2010 年，CERN 的计划是让质子束的能量达到3.5 万亿电子伏。在这样的能级之下，碰撞将会首次产生新粒子，并且一定程度上模拟出宇宙爆炸的情景。文/吴慧雯

　　2009-12-10 总第 365 期