大型強子對撞機為何需停機至少兩個月
歐洲核子研究中心20日發表公報說,該中心的大型強子對撞機19日中午發生氦洩漏事故,為排除故障,該對撞機至少需要停機兩個月。
據國外媒體報道,科學家21日表示,他們曾預料到用來撞碎原子的歐洲大型強子對撞機會在啟動時出現故障,但這台世界上最大的粒子對撞機的質量要求獨一無二,這意味著即使一個小小的電源連接部件熔化了,都有可能導致這項開創性的研究工作推遲到明年。
加熱冷卻過程分別需一個月
因為這台大型強子對撞機在幾乎接近絕對零度的情況下運行,這個溫度比外太空的溫度還低,因此受損區域必須加熱到一定溫度,人才可能展開維修作業,而加熱過程需要花費大約1個月時間。修好後,將它再冷卻到絕對零度又需要1個月時間。因此,為了在冬季降低電力成本而按照計畫停止運行前,大型強子對撞機可能無法再次正常運轉。這意味著19日電源連接部件熔化將把該機器要實現的最終目標——高能粒子相撞的實施日期推遲到2009年。
歐洲粒子物理研究所發言人詹姆士·吉列斯表示,這項維修工作將一直持續到冬季例行性關機的11月。目前科學家正在討論在整個冬季讓機器運行,但是目前還沒做出決定。
吉列斯說,如果19日兩個磁體間的連接線熔化的問題出現在幾十年來一直使用的體積更小的常溫加速器上,科學家只需要幾天就能修好。芝加哥外面的費米實驗室和紐約美國布克海文國家實驗室利用超導儀器的粒子加速器也曾出現過類似問題,但是從那以後運行一直非常正常。吉列斯說:「一旦啟動起來,它們看上去運轉得非常穩定。」
啟動36小時後出現故障
9月10日在這台對撞機啟動時,來自原子核的質子束首次以光速發射出來,並以順時針方向穿過隧道內一根像滅火水管一般粗的管子。然後科學家又向逆時針運行的管子中注入質子束。歐洲粒子物理研究所的首席技術主管和副所長喬斯·英格利表示,這次啟動證明大型強子對撞機能進行非常複雜的操作。英格利說:「我們在硬體試運行最後時刻發現一個特殊的連接部件有缺陷。我們將進行維修,讓這台加速器繼續成功地運行下去。」
大型強子對撞機啟動大約36小時後,製冷區外側的一個變壓器出現故障。這個故障已經排除,該機在停運一周後再度處於待命狀態。大型強子對撞機的目標是將質子擊碎,以便揭開更多與微小粒子最初產生有關的問題。目前這台加速器距離正式對撞這個目標還有好幾周時間,因為該儀器必須逐漸增加能量,直到能量達到最大。吉列斯說:「這是大型強子對撞機在正式啟動前,在高電流環境下進行試驗的最後一圈。這台機器的電線之間有很多這種連接部件。這些部件都必須運轉正常才能確保它們的超導性不會受阻,然而其中一個連接部件發生故障顯然影響了加速器的超導性。」
溫度降低到某一點時,物質的電阻變為零,這種現象就叫做超導現象。超導性可使控制質子束方向的磁體在工作時更加有效。他解釋說,如果沒有超導性,電線產生的電阻會導致線路過熱。吉列斯說:「我們事先已經考慮到現在發生的這個問題。這段電線被加熱,然後熔化了,最終導致大型強子對撞機出現故障。他表示,專家已經下到瑞士和法國交界處27公里的環形隧道內,檢查加速器的受損處。他說:「我想,到22日我們便會瞭解到更多的情況。」
吉列斯表示,歐洲粒子物理研究所的很多科學家參與了現在的工作和試驗啟動工作,其中包括研究經過大型強子對撞機的巨大探測器的宇宙射線。