“人类向探索未知世界又迈出一大步”

　　3月30日,位于法瑞边境的欧洲核子研究中心利用大型强子对撞机成功地进行了总能量为7万亿电子伏特的质子束流对撞,这是迄今世界最高能量的质子束流对撞试验。“本次试验是人类向探索未知世界又迈出一大步。”作为4大探测实验室之一,CMS(紧凑型缪子螺旋管磁铁)实验国际合作组的发言人古伊多·托纳里在对撞成功之后立即表示,“我们正站在一个全新的、尚未开发的领域入口处,这个领域可能包含着现代物理中一些重要问题的答案。”

　　该试验原定上午9时开始,后提前至7时左右。来自全球的记者们一大早赶赴欧洲核子中心,经过必要的手续后陆续乘车赶到多个新闻观测点。虽然试验因意外事件而中途暂停两次,但最终成功的消息顿时令现场科研人员欢呼一片。欧洲核子研究中心总主任罗尔夫·霍伊尔也欣慰祝贺称,对粒子物理学家而言,“这是美好的一天。”

　　大型强子对撞机项目总投资超过60亿瑞士法郎,几十个国家和地区的数千名科研人员和工程师参与建造。整个实验设施位于地下100米处,环形隧道总长约27公里,由9300多根长度不一的磁铁部件组成,这些部件旨在让两束质子束流沿环形束流管做平行反向运行和聚焦束流。被加速到接近光速的两个束流会在4个对撞点实现对撞。对撞产生的碎片(即次级粒子)将被4个体积庞大的探测器加以鉴别和测量,科研人员可据此研究对撞时所产生的奇特现象,发现是否存在未知粒子，甚至探讨宇宙起源等。

　　试验一开始曾因“束流丢失”而暂停,据正在这里参加探测器运行值班的北京大学钱思进教授解释,被逐级加速后的质子束最终沿着直径为几厘米的束流管每秒约运行1.1万圈,任何极小的方向偏差都可以导致质子中途“跑偏而丢失”。第二次暂停是因“故障报警系统”灵敏度太高而误报信息所致。为此,该中心及时召开现场新闻发布会,“安抚”记者们的迫切心情。

　　本次对撞能量再次刷新世界纪录,为去年底试验能量的3倍。两束质子流在被同时加速至3.5万亿电子伏特后,在4个庞大探测器中发生每秒钟数亿次正面对撞,然后探测器将分析碎片数据,需要时可通过计算系统制作出碎片影像。钱教授形象地比喻说,该试验难度好比“从太平洋两岸相向投出的两根针在大洋中的某个部位发生对撞”。

　　据钱教授介绍,该对撞机将连续在7万亿电子伏特的能量上连续运行一年半至两年,然后再用一年的时间进一步对对撞机作细致复杂的加固和调整,争取在2013年能够把对撞能量提高至14万亿电子伏,以探索更深层次的未知世界。CMS是该对撞机上的4个庞大探测器之一,中国科学院高能物理所和北京大学曾从上世纪90年代中期派员参加了由30多个国家180多个单位3000多名科技人员组成的CMS实验国际合作组。

　　据了解,对撞成功后,欧洲核子研究中心将利用大型计算机群储存并初步处理试验数据,然后再分送给全球各地参与合作的物理学家们,以便作更进一步的周密分析。科研人员希望能够通过高能粒子对撞模拟出137亿年前宇宙大爆炸后的最初状态,探讨宇宙起源、暗物质以及各种基本粒子的特性。