欧洲大型强子对撞机完成首次对撞

　欧洲大型强子对撞机内部

　　据英国《泰晤士报》网站11月24日报道，欧洲核子研究中心（CERN）的科学家表示，23日，他们首次成功地让两束质子束流在欧洲大型强子对撞机（LHC）内同时运行并进行了质子对撞，正式迈出了探究宇宙诞生奥秘和各种基本粒子特性的第一步。

　　首次对撞表现良好

　　23日下午，两束质子束流首次被引入对撞机4大试验中的ATLAS（超环面仪器）和CMS（紧凑渺子线圈）这两个大型探测器，当地时间14时22分（北京时间23日21时22分）先在ATLAS内实现对撞，然后在CMS内对撞。ATLAS和CMS均建立在多用途探测器基础之上，用于分析在加速器中撞击时产生的数量庞大的粒子，ATLAS实验的目的在于了解形成宇宙的基本力量。

　　当晚，质子束流又先后被引入另外两个中型实验装置ALICE（大型离子对撞机实验）和LHCb（LHC底夸克实验）内，ALICE和LHCb利用特殊的探测器，分析与特殊现象有关的撞击。

　　欧洲核子研究中心称，LHC于20日重新启动，仅3天就实现了两束质子束流对撞，这表明质子束流控制系统的性能良好。该中心加速器部主任斯蒂芬·迈尔斯表示，一切运行良好，有助于接下来获得令人欣喜的物理发现。

　　欧核中心主任罗尔夫·霍伊尔称，在如此短的时间内完成这些工作，是巨大的成功，但在开始大型强子对撞机物理试验计划之前，还有许多工作要做。

　　科学家称，本次碰撞中的质子束流中的质子很少，主要是为了确保事故出现时造成的破坏最少。尽管本次碰撞只有少量质子，不会出现新的物理现象，但这次碰撞是这个耗资数十亿美元的科研项目的一个重要里程碑。它将帮助科学家更好地校正和测试粒子探测器，确保粒子探测器在更高的能量系统下运行时表现良好。

　　欧洲核子研究中心表示，下一步的工作是增加质子束流的密度和速度，争取在圣诞节前，能让LHC达到每束质子束流1.2万亿电子伏特的能量，以使科学家收集足够的对撞数据，用于大型强子对撞机物理试验计划。

　　这一步来的不容易

　　LHC位于日内瓦附近、瑞士和法国交界地区地下100米深处、总长约27公里的环形隧道内，从上世纪90年代初开始设计，来自80多个国家和地区的约7000名科学家和工程师参与其中。历经近15年的建设，2008年9月10日，“身价”超过60亿美元的LHC终于建成并投入使用。

　　2008年9月19日，LHC在隧道第三段至第四段尝试进行5万亿电子伏特质子束流运行时，因两块磁铁之间的电连接部件在强电流通过时熔化，导致氦泄漏，因此被迫停止运作。

　　2009年11月20日，在经过了长达14个月的维修和加固之后，LHC终于恢复正常运转，并于23日首次实现了第一束质子束流贯穿整个对撞机。

　　科学家曾用“质子束的一小段行进，人类的一大步跳跃”来高度评价2008年欧洲强子对撞机成功启动的意义。冷静地回头看看这个耗资几十亿欧元的大科学工程跌跌撞撞的前进历程，在期待着物理学领域有所飞跃的同时，人们还可以期待与此相关的诸多科技得到长足进步，这其中就包括用于LHC数据分析和处理的世界最大规模“网格计算”网络。

　　在今后的研究中，除了利用质子对撞模拟宇宙初生的状态，科学家们希望发现物质的质量之源——希格斯场和希格斯玻色子的存在（希格斯玻色子是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子，至今尚未在实验中观察到，它也是标准模型中最后一种未被发现的粒子）以及暗物质和暗能量存在的证据——中性重粒子；甚至还想寻找超对称性粒子和证实弦理论等等。可以说，LHC正常运行的背后是一长串的试验任务列表和全球数以千计的科学家关注的目光。霍伊尔表示，很难预测LHC最开始会发现什么，科学家对此满怀期待。

　　也有中国科学家的事

　　尽管建造LHC的大部分工程由欧洲企业和科研机构完成，这个由欧洲核子研究中心主持的国际合作计划中，还有来自几十个国家和地区的至少7000名科学家参与，这其中也包括中国的高能物理学家。

　　在国家支持下，中国近十所科研院所和高校的科研人员参加了欧洲大型强子对撞机上所有4个大实验（CMS、ATLAS、LHC-b和ALICE）所用的大型探测器的建造。中国科学家按时完成了尖端试验装置的研制和生产，使我们以平等伙伴的身份进入到这个重要的国际合作里面。更值得关注的是，中国科学家还积极参与LHC实验数据的后续处理与分析工作。在全球LHC计算网格（Worldwide LHC Computing Grid）框架下，国家支持建设了一个包括CMS和ATLAS实验在内的中国高能物理网格——BEIJING-LCG2。该站点是WLCG的二级站点（Tier-2），包括全部的服务节点，以及数十个工作节点，可以为全国多位物理学家提供一个连接全球的全功能的网格计算环境。因此，在这个可以载入世界科学史的国际项目中，中国人并不完全是一个看客，我们不仅可以分享相应的实验结果和数据，还将努力为人类认知微观世界做出自己的贡献。