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CERNET第24届学术年会
选择字体:        发布时间:2012-06-28

大型强子对撞机

  主要计划

  LHC升级计划

  有提议在十年内LHC需要作一个硬件性能的提升。认为LHC需要作基本上硬件的修改以提升它的亮度(单位截面碰撞发生的频率)。理想中LHC升级的途径将是包含增加粒子束的流量,以及修改两个需要高亮度的区域:ATLAS与CMS这两个侦测器来配合。下一代超大型强子对撞器的入射能量需增加到1 TeV,因此前置入射装置也需作一个升级的动作,特别是在于超级质子同步加速器的部分。

  分布式计算机化

  LHC@Home是一个分布式计算的计划,用来支持LHC兴建与校正之用。这个计划是使用BOINC平台,来模拟粒子如何在加速器隧道中运行。有了这项资讯,科学家便可以决定如何放置磁铁与调整功率,来达到加速轨道运行的稳定。安全考量在美国RHIC开始实验之时,同时包含内部的研究者与其他外部的科学家,都有担心类似的实验可能会引发理论上的一些灾难,甚至摧毁地球或是整个宇宙:创造出一个稳定的黑洞;创造出比一般物质更稳定的奇异物质(构成假说中的奇异星的物质)吸收掉所有一般物质;创造出磁单极促成质子衰变造成量子力学真空态的相变到另一个未知的相态。RHIC与CERN都有进行了一些研究调查,检视是否有可能产生例如微黑洞,微小的奇异物质(奇异微子)或是磁单极等危险的事件。[8]这份报告认为“我们找不到任何可以证实的危害”例如,除非某个未经证实的理论是对的,否则是不可能产生出微小黑洞的。即使真的有微黑洞产生了,预期会透过霍金辐射的机制,很快就会蒸发消失,所以会是无害的。而认为即使像LHC这样高能量的加速器的安全性,最有力的论点在于一个简单的事实:宇宙射线的能量是比起LHC来要高出非常多数量级的,太阳系星体从形成到现在这么多年下来,都不断地被宇宙射线轰击。既没有产生出微黑洞,微小的奇异物质或是磁单极来,太阳、地球和月球也都没有因此而被摧毁。然而,仍有一些人还是对LHC的安全性有疑虑:像是这一个有着许多新的,未经测试过的实验,是没有办法完全保证说上述的情况不会发生。JohnNelson在伯明翰大学谈到RHIC说“这是非常不可能会有危害的-但是我无法百分之百保证。”另外在学术界,对于霍金辐射是否是正确的,也是有一些疑问。RHIC自2000年运作到现在,都没有有产生可以摧毁地球的物质的迹象。

  经费支出

  LHC的建造经费最初是1995年通过的一笔26亿瑞朗,另有一笔两亿一千万元瑞朗的经费作为实验之用。然而,经费超支。在2001年的一次主要审核预期,将需增加四亿八千万元瑞朗在加速器的建造,与五千万元瑞朗的支出在实验运作上。同时,由于CERN年度预算的缩减,LHC的完工日期由2005年延后到2007年四月,以使用更多年度预算来支付。其中增加的一亿八千万元瑞朗,在于超导磁铁的制造上。另外,尚有在兴建放置CMS的地下洞穴时,遭遇到工程技术上的困难。预期的建造总额约为八十亿元美金。

  设备建设

  在2005年10月25日,因为起重机载货的意外掉落,造成一位技术人员的丧生。

  2007年3月27日,由费米实验室所负责建造,一个用于 LHC 内部的三极低温超导磁铁(属于聚焦用四极磁铁),因为支撑架的设计不良,在压力测试时发生破损。虽然没有造成人员的伤亡,但是却严重影响了 LHC 开始运作的时程。费米实验室主任皮耶·奥登(Pier Oddone)说道:「在这个案例中,我们惊讶地发现到,一个简单的静力平衡被疏忽了。」这个错误存在原始的设计中,而且经过多年来数次的审核都没有发现。分析发现,为了缩小支撑架的粗细来达成束流管更佳的绝缘效果,却因此不足以支撑压力测试时,所施加的外力。详细的内容可见于费米实验室的对外说明,CERN 也同意其内容。修复损坏的磁铁,并且补强八个同型的磁铁造成了 LHC 预计开始运行的时程,因此延迟到2007年11月。

  2008年9月19日,LHC第三与第四段之间用来冷却超导磁铁的液态氦发生了严重的泄漏,目前据推测是由于联接两个超导磁铁的接点接触不良,在超导高电流的情况下融毁所造成的。依据CERN的安全条例,必需将磁铁升回到室温后详细检查才能继续运转,这将需要三到四周的时间。要再冷却回运作温度,也是得经过三四周的时间,如此正好遇上预定的年度检修时程,因此要开始运作将可能延迟至2009年春天。

  2008年10月16日,CERN发布了关于液态氦泄漏事件的调查分析,证实了先前推测的为两超导磁铁间接点不良所造成的。由于安全条例确实地实行、安全设计皆有正常工作、并且替换用的零件都有库存,预期明年6月重启。

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