去年,大型强子对撞机(LHC)因电气故障而遭遇了著名的启动困难。但计划于今年夏天重新启动,一旦解决好问题,LHC 将最终获得“世界上最强大的加速器”的称号。它的能量是其前身费米实验室的Tevatron的七倍。这种同步加速器将回溯到宇宙大爆炸后十亿分之一秒的条件。随着 LHC 的崛起,粒子物理学的排位也发生了翻天覆地的变化,曾经伟大的对撞机突然变成了“落后者”。
Tevatron,就其本身而言,拒绝默默地走向过时。去年秋天,科学家们发表了一篇关于 Tevatron 数据中一个令人惊讶的反常现象的描述,该现象表明,他们在实验中探测到的μ子似乎源于标准模型或已知的背景噪声无法解释的粒子。要么是发现了一个未知、未预测的粒子,要么是数百名团队科学家忽略了一个更平凡的解释。尽管物理学家们正在 crunch 数据寻找解释,但有一点是明确的:Tevatron 仍然充满活力。
除了它的μ子之谜,Tevatron 仍在寻找希格斯玻色子;只要对撞机还在运行,物理学家们就会利用它来寻找线索。去年,费米实验室对撞机探测器(CDF)项目和 DZero 实验的研究人员得出了限制了希格斯可能质量的结果。物理学家们预计将继续进行测试,以帮助确定该粒子的可能质量。
Tevatron 计划于 2010 年关闭,可能延长到 2011 年。费米实验室加速器副主任 Stephen Holmes 称,虽然预计届时加速器将停止质子-反质子碰撞,但操作人员可能会将设施保持待命状态两年,以便在需要时在六到九个月内将其重新启用。如果 LHC 的问题持续存在,它可以被带出待命模式来进行中微子物理学或收集数据。
其他主要的对撞机将在较低的能量下继续探测年轻宇宙的性质。布鲁克海文相对论重离子对撞机以光速的 99.995% 将金离子相互碰撞。布鲁克海文核与粒子物理学部副主任 Steven Vigdor 表示,这个运行了八年的加速器至少还有 10 年的研究时间。它的一项主要发现是,在宇宙大爆炸后几微秒时,原始夸克和胶子可能表现得像一种完美、无摩擦的液体。
即使是粒子加速器“死亡”(或退役)后,它们的内部“器官”也能获得第二次生命。同行机构或正在进行的项目会围拢过来,搜寻剩下的零件。例如,Tevatron 的大约 770 个偶极磁体将原地保留数年,以备将来可能在其他加速器中找到用途。
新项目最终可能会获得其他回收的组件,包括射频放大器(用于加速粒子)和超导线圈(用于导引粒子)。加州的SLAC 国家加速器实验室在 20 世纪 90 年代建造其 PEP-II 加速器时,在很大程度上使用了其前身 PEP-I 的基础设施。随着 PEP-II 在去年完成了工作,费米实验室的科学家们正在考虑如何将它的磁体用于新机器或改进的 Tevatron。据报道,意大利物理学家也在规划弗拉斯卡蒂附近的一个新加速器时,看中了 PEP-II 的一些基础设施。废弃的材料甚至可以进入科学研究之外的生活:量能器晶体可以被重新加工,用于机场的行李扫描仪或医用伽马相机。
然而,有些部件则永远无法离开加速器场地。危险材料可能会被长期储存,而其他部件则可能因缺乏其他用途而被保留在原地。SLAC 的斯坦福直线加速器位于十年前关闭时所在的同一个隧道里,这带来了越来越大的挑战,因为它建造者们越来越少,无法以专业的方式将其拆除。拆卸需要大量的规划和明智的决策。严格的联邦法规规定了放射性材料的处理,从核心部件到 PC 板,它们会因粒子轰击而变得放射性。
“一旦你制造了某些东西,要处理掉它们就会有些麻烦,”监督 SLAC 最近完成的BaBar 实验的技术协调员 Bill Wisniewski 说。他将确保 BaBar 的晶体量能器、超导线圈、粒子鉴别器和其他部件能够找到有缘的新“家”。
热词
标准模型– 组织宇宙基本成分的理论:12 种基本粒子和四种基本力中的三种(引力仍然是一个谜)。
同步加速器– 一个圆形隧道,通过一系列越来越强大的磁铁来加速亚原子粒子。
DZero 实验– 一个位于费米实验室 Tevatron 的实验,利用质子和反质子碰撞来研究基本粒子。
希格斯玻色子– 标准模型预测但从未观测到的难以捉摸的粒子,它赋予所有其他粒子质量。
强子– 由夸克组成的亚原子粒子,通过强核力与其他粒子相互作用。质子和中子是强子。















