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大型强子对撞机为何需停机至少两个月

http://www.sina.com.cn  2008年09月23日 09:57  新浪科技

  欧洲核子研究中心20日发表公报说,该中心的大型强子对撞机19日中午发生氦泄漏事故,为排除故障,该对撞机至少需要停机两个月。

  新浪科技讯 北京时间9月23日消息,据国外媒体报道,科学家21日表示,他们曾预料到用来撞碎原子的欧洲大型强子对撞机会在启动时出现故障,但这台世界上最大的粒子对撞机的质量要求独一无二,这意味着即使一个小小的电源连接部件熔化了,都有可能导致这项开创性的研究工作推迟到明年。

  加热冷却过程分别需一个月

  因为这台大型强子对撞机在几乎接近绝对零度的情况下运行,这个温度比外太空的温度还低,因此受损区域必须加热到一定温度,人才可能展开维修作业,而加热过程需要花费大约1个月时间。修好后,将它再冷却到绝对零度又需要1个月时间。因此,为了在冬季降低电力成本而按照计划停止运行前,大型强子对撞机可能无法再次正常运转。这意味着19日电源连接部件熔化将把该机器要实现的最终目标——高能粒子相撞的实施日期推迟到2009年。

  欧洲粒子物理研究所发言人詹姆士·吉列斯表示,这项维修工作将一直持续到冬季例行性关机的11月。目前科学家正在讨论在整个冬季让机器运行,但是目前还没做出决定。

  吉列斯说,如果19日两个磁体间的连接线熔化的问题出现在几十年来一直使用的体积更小的常温加速器上,科学家只需要几天就能修好。芝加哥外面的费米实验室和纽约美国布克海文国家实验室利用超导仪器的粒子加速器也曾出现过类似问题,但是从那以后运行一直非常正常。吉列斯说:“一旦启动起来,它们看上去运转得非常稳定。”

  启动36小时后出现故障

  9月10日在这台对撞机启动时,来自原子核的质子束首次以光速发射出来,并以顺时针方向穿过隧道内一根像灭火水管一般粗的管子。然后科学家又向逆时针运行的管子中注入质子束。欧洲粒子物理研究所的首席技术主管和副所长乔斯·英格利表示,这次启动证明大型强子对撞机能进行非常复杂的操作。英格利说:“我们在硬件试运行最后时刻发现一个特殊的连接部件有缺陷。我们将进行维修,让这台加速器继续成功地运行下去。”

  大型强子对撞机启动大约36小时后,制冷区外侧的一个变压器出现故障。这个故障已经排除,该机在停运一周后再度处于待命状态。大型强子对撞机的目标是将质子击碎,以便揭开更多与微小粒子最初产生有关的问题。目前这台加速器距离正式对撞这个目标还有好几周时间,因为该仪器必须逐渐增加能量,直到能量达到最大。吉列斯说:“这是大型强子对撞机在正式启动前,在高电流环境下进行试验的最后一圈。这台机器的电线之间有很多这种连接部件。这些部件都必须运转正常才能确保它们的超导性不会受阻,然而其中一个连接部件发生故障显然影响了加速器的超导性。”

  温度降低到某一点时,物质的电阻变为零,这种现象就叫做超导现象。超导性可使控制质子束方向的磁体在工作时更加有效。他解释说,如果没有超导性,电线产生的电阻会导致线路过热。吉列斯说:“我们事先已经考虑到现在发生的这个问题。这段电线被加热,然后熔化了,最终导致大型强子对撞机出现故障。他表示,专家已经下到瑞士和法国交界处27公里的环形隧道内,检查加速器的受损处。他说:“我想,到22日我们便会了解到更多的情况。”

  吉列斯表示,欧洲粒子物理研究所的很多科学家参与了现在的工作和试验启动工作,其中包括研究经过大型强子对撞机的巨大探测器的宇宙射线。(孝文)

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