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LHC光束日

9 月 10 日被定为欧洲核子研究中心(CERN)LHC 的束日,有望在碰撞数据和超导温度方面取得激动人心的进展。

作者:John Conway
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9 月 10 日越来越像是欧洲核子研究中心(CERN)LHC 的束日。整个环路现已达到超导温度,这意味着所有磁铁原则上都可以通电。今天,欧洲核子研究中心宣布最后一次“同步测试”成功,将旧的质子同步加速器(Super Proton Synchrotron)中的粒子束注入 LHC,并在 LHC 的真空束管中引导了几公里。(我上周在费米实验室还听到一个故事,至少有一次,在进行受控粒子束振荡测试时,振荡幅度过大,导致部分粒子束进入了一个磁铁,使其发生失超,即从超导态变为普通导电态。这会对磁铁造成很大的机械应力,虽然磁铁是为此设计的,但您希望将其最小化。但这绝不会是最后一次……)那么,束日是什么呢?它被预想为他们将尝试运行整个 LHC 和注入系统,并让粒子束在加速器中稳定循环的那一天。据我所知,他们将尝试在注入能量 450 GeV 的情况下,向两个方向(LHC 实际上是两个加速器合二为一)循环。如果成功,将会有数周的研究时间,以找出机器的所有特殊性。目标是确保在希望的 10 月份将能量提高时,质子束团能够稳定地在名义轴上运行。在此期间,粒子束团可能会有短暂的碰撞。这将为实验提供急需的实际碰撞数据的第一眼(但不是任何新物理现象的第一眼),并帮助我们开始调试探测器。我相信计划仍是在 10 月份加速到 5 TeV,并以 10 TeV 的质心能量碰撞,这是 Tevatron 的五倍。如果一切顺利,并且我们在这些能量下获得了相当可观的碰撞数据,并且实验能够基本工作,我们将为探测器对准和校准打下良好的开端。我们能用 10 TeV 的数据看到新物理现象吗?一个安全的答案是“可能不行”,但对我来说,这意味着至少有一个微小的机会,如果大自然为我们准备了真正引人注目的高能现象,我们可能会看到它。例如,即使探测器校准和对准都很差,如果有一个质量非常高的新共振衰变为一对夸克,那么我们可能会在质量谱中看到一个“峰”(哦不,又是寻找峰值!)。事实上,甚至无法说这是否“可能”(尽管肖恩之前的思考)因为它要么在那里,要么不在那里。如果它在那里,我们就会看到它,而以前我们永远看不到。明年拥有更多的能量和更多的数据,我们可以寻找更微妙的影响,其中任何一个都可能深刻地改变我们对空间和时间的看法,对能量和物质的看法。这就是为什么这是一个激动人心的时刻,经过二十年的规划、建造和准备,我们终于将能够看到我们以前从未能够看到的东西。如果我们打算抵押我们孩子的未来,那就抵押在像 LHC 这样的事物上。

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