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ESOF续集:参观欧洲核子中心

ESOF续集:参观欧洲核子中心

虽然今天没有会议,但是天没亮就要起床,赶到都灵会议中心集合,坐大巴前往日内瓦。位于日内瓦的欧洲核子中心(CERN)处在瑞士、法国和意大利的交界处。虽然在路上睡了很久,还是拍下了欧洲的至高点,阿尔卑斯山的勃朗峰。

第二次大战后,欧洲可以说经历了一番血的洗礼,一切都百废待兴。尤其是身在美国的欧洲科学家,深深为欧洲科学人才的流失痛心。因此当时在美国的丹麦科学家奥本海默就说,如果一定要到美国和苏联才能从事基础研究,对欧洲科学界来说是非常不利的。

因此在许多政治家和知名科学家以及联合国教科文组织的推动下,欧洲核子中心在上世纪50年代成立,成为欧洲科学研究新的轴心。这一计划的主要推动者法国人弗兰西斯·德·罗斯曾经说,现在欧洲科学家不用到美国去做研究了,美国还有好多科学家要这里来,我想这是连奥本海默都没想到的,这简直是一次非凡的转折。

上图框中左二是1944年诺贝尔奖获得者伊西多·拉比,右二看看是谁,看出来的话就能猜到右三是谁了。

现在欧洲核子中心集中了来自世界各地的2000多名科学家,从事最尖端的粒子物理研究。自从CERN成立以来,诞生了大量获得诺贝尔奖的成果,互联网最初的模型,也是在这里提出的。在丹·布朗的《天使与魔鬼》中,宗教狂热者甚至从这里偷走了反物质,威胁要炸掉梵蒂冈。图为第一篇关于互联网的论文。

我们参观的主要目标是LHC(The Large Hadron Collider),即大型强子对撞机,自从前两年这座迄今为止人类最大的对撞机完工以来,一些人对于它可能在撞击中产生人造黑洞,甚至会毁灭地球的说法,让它获得了比以往任何对撞机都要广泛的普及。

实际上,它即便是制造出黑洞,也是转瞬即逝的。而它可能找到新的维度,却是完全有可能的。因为目前的基础物理理论尚无法解释引力的存在,而超弦理论用9个维度可以解释现在所有的作用力,因此科学家们一直关心如何找到更多的维度空间。

而在LHC强大的撞击下,其对空间产生的扭曲将有可能将撞击产生的粒子泄露到其他的维度,而在我们的现实世界中消失。因此通过对输入和输出能量精确的测量,将有可能发现是否有更高的维度空间存在。

更多就不说了,我以前的文章里都写过。重点还是这次看到的东西。

这次主要看了两个部分,一个是构成27公里环形加速轨道的磁体。这种加速粒子的方式可以说和磁悬浮的原理比较接近,都是利用磁场对于带电物质的推动力。和上海磁悬浮不同的是,这里的磁体都要冷却到零下200多度实现超导后,才会通电产生磁力,以此获得最大的推动力。

在前年试运行时,由于连接线路中3000多个焊点中的一个发生短路,造成这部分磁体温度急剧升高,导致磁体被烧毁,让LHC正式运行的时间推迟了一年多。

在这一年中,他们也对可能存在的问题做了一个完整的体检,今后即便是发生短路问题,也不会导致磁体的循环。负责带我们参观的多米尼克说,由于LHC需要用法国和瑞士两国电网的电力,对于电力系统的稳定性要求也很高。但是LHC在开始调试的一段时间电压在某个时间段总是不是很稳定,他们怎么也找不到原因。

后来有一天,瑞士铁路工人大罢工,而巧合的是这一天LHC的电压出奇的稳定,有人就提出是不是跟火车有关。结果果然如此。因为这附近有个火车站,每当火车发车的时候,用电量都大幅度增加,就造成了对电网的冲击。因此他们后来在供电系统中增加了许多UPS等电源设备,LHC的电压才稳定下来。

另一个部分是ATLAS探测装置。这是人类制造的最大的粒子探测装置。它位于环形轨道中四个撞击节点中的一个上。它之所以大,是因为承担的任务多,在这里包裹在轨道外的各个包层将可以将碰撞产生的不同粒子都识别和计数,因此这里产生的数据也是海量的,ATLAS在每一秒钟要向分布在全世界的计算中心传送10G的数据,而这些数据还只是ATLAS从所有数据中选取的可能有用的数据。

目前,全世界有37个国家的172所研究机构的2900名科学家在对这些数据进行分析。中国的高能物理所,中国科技大学等单位也参与了这项研究。多米尼克说,中国提供的含铅晶体含铅量高达80%以上,具有非常好的透明度和粒子吸收能力,被广泛用在ATLAS的粒子计数器上。图为中国提供的晶体,出自中科院上海硅酸盐所。

由于现在LHC正在运行,人不能下到隧道中去看ATLAS的真身,所以他们给大家安排了观看ATLAS建设过程和内部结构的立体电影。不过因为大家都起太早了,看立体电影又犯晕,好几个人都看着看着睡着了。

我们出来的时候,等着大家一起上大巴回家。那位科学杂志的美国记者也看出来等不及了,司机也看出来是等不及了。CERN虽好,不是我辈久留之地。我们还是回家等着他们带来更多惊喜吧。

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