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春節(jié)期間，中科院高能所的科學(xué)家在做什么？

2022-02-07 12:02:07來源：科技日報(bào)  

“大年初四晚8點(diǎn)開始，我在對撞機(jī)直線段值夜班。凌晨的時(shí)候，聽到了一次硬件故障報(bào)警聲，我確認(rèn)了故障原因后，設(shè)備很快自動恢復(fù)正常。”這是新年過后，中科院高能物理研究所助理研究員魏彥茹第一次值夜班，期間她一直關(guān)注著直線部分的硬件狀態(tài)，以確保第二天的電子束流注入能夠正常進(jìn)行。

發(fā)現(xiàn)新粒子是高能物理學(xué)家共同追求的目標(biāo)。尋找新粒子的一個(gè)重要方法就是把粒子束流加速到接近光速的高能量并進(jìn)行對撞，而這需要借助巨大的科學(xué)裝置完成，它就是對撞機(jī)。

“我們正在做的實(shí)驗(yàn)，是利用北京正負(fù)電子對撞機(jī)開展τ-粲物理研究，探索物質(zhì)構(gòu)成的最小單元?！蔽簭┤阏f。

進(jìn)入北京正負(fù)電子對撞機(jī)主控大廳，不斷閃爍的對撞機(jī)重大改造工程實(shí)景沙盤格外引人注目。從沙盤模型上看，北京正負(fù)電子對撞機(jī)的外形像一支碩大的羽毛球拍，由四大部分組成，包括注入器、儲存環(huán)、北京譜儀以及北京同步輻射裝置。

這個(gè)巨大羽毛球拍的球拍把是長202米的直線加速器，即注入器，為儲存環(huán)提供正負(fù)電子束流；球拍框是周長240米的環(huán)形加速器，即儲存環(huán)，正負(fù)電子在這里儲存、對撞；北京譜儀位于球拍的頂端，相當(dāng)于北京正負(fù)電子對撞機(jī)的“眼睛”，用于捕獲對撞產(chǎn)生的次級帶電粒子和中性粒子的信息，重建對撞過程，從而研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，揭開宇宙的奧秘；同步輻射裝置則位于儲存環(huán)的周圍，主要是提供同步輻射光，用于同步輻射研究。

簡單地說，北京正負(fù)電子對撞機(jī)就是一臺用于高能物理研究的實(shí)驗(yàn)裝置，一直在重復(fù)進(jìn)行“對撞、新粒子誕生”這個(gè)過程。

“對撞機(jī)的實(shí)驗(yàn)一旦開始，就需要晝夜不停，無論放假或節(jié)日，每天24小時(shí)運(yùn)行，直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。實(shí)驗(yàn)過程中，我們白班夜班倒，每一班至少需要26人值守?！蔽簭┤憬榻B。

多數(shù)時(shí)間，魏彥茹都在中央控制室值班，這里一般需要兩個(gè)人?！爸蛋嗥陂g，我們得一直盯著控制屏，一個(gè)小時(shí)左右就要完成一次正負(fù)電子束流的注入，注入完成后，還得一直關(guān)注并隨時(shí)調(diào)整電子束流的狀態(tài)和亮度，同時(shí)，如果有故障，還需要及時(shí)處理。即使是吃飯時(shí)間，我們也不能離開，都是食堂工作人員送過來?！蔽簭┤阏f。

對于春節(jié)期間加班，魏彥茹的家人也都很支持。“春節(jié)期間，我們的實(shí)驗(yàn)正常運(yùn)行，我們根據(jù)工作安排正常值班，這是要完成的工作，他們了解我的工作性質(zhì)?！闭f到加班，魏彥茹很平靜。

有人曾把北京正負(fù)電子對撞機(jī)形象地比喻為“超級粒子大炮”。其工作原理就像兩輛車在不同的軌道相向行駛，并不停地加速，當(dāng)速度達(dá)到接近光速時(shí)，調(diào)整軌道使得其在指定位置對撞，此時(shí)會產(chǎn)生大量的“碎片”，而這些“碎片”就是物理學(xué)家所要研究的次級粒子。

“它是利用兩個(gè)相向而行的正負(fù)電子束流進(jìn)行對撞，利用巨大的相互作用能量，探究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)?！蔽簭┤阏f，物理學(xué)家的工作就是從實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)中分析出次級粒子的電荷、動量、能量等特性參數(shù)，從而揭開微觀世界的奧秘。

◎ 科技日報(bào)記者 陸成寬

標(biāo)簽： 對撞機(jī) 粒子 正負(fù)電子 對撞

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