春節期間，中科院高能所的科學家在做什么？

2022-02-07 12:02:07來源：科技日報

“大年初四晚8點開始，我在對撞機直線段值夜班。凌晨的時候，聽到了一次硬件故障報警聲，我確認了故障原因后，設備很快自動恢復正常。”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，期間她一直關注著直線部分的硬件狀態，以確保第二天的電子束流注入能夠正常進行。

發現新粒子是高能物理學家共同追求的目標。尋找新粒子的一個重要方法就是把粒子束流加速到接近光速的高能量并進行對撞，而這需要借助巨大的科學裝置完成，它就是對撞機。

“我們正在做的實驗，是利用北京正負電子對撞機開展τ-粲物理研究，探索物質構成的最小單元。”魏彥茹說。

進入北京正負電子對撞機主控大廳，不斷閃爍的對撞機重大改造工程實景沙盤格外引人注目。從沙盤模型上看，北京正負電子對撞機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、北京譜儀以及北京同步輻射裝置。

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

簡單地說，北京正負電子對撞機就是一臺用于高能物理研究的實驗裝置，一直在重復進行“對撞、新粒子誕生”這個過程。

“對撞機的實驗一旦開始，就需要晝夜不停，無論放假或節日，每天24小時運行，直到實驗結束。實驗過程中，我們白班夜班倒，每一班至少需要26人值守。”魏彥茹介紹。

多數時間，魏彥茹都在中央控制室值班，這里一般需要兩個人。“值班期間，我們得一直盯著控制屏，一個小時左右就要完成一次正負電子束流的注入，注入完成后，還得一直關注并隨時調整電子束流的狀態和亮度，同時，如果有故障，還需要及時處理。即使是吃飯時間，我們也不能離開，都是食堂工作人員送過來。”魏彥茹說。

對于春節期間加班，魏彥茹的家人也都很支持。“春節期間，我們的實驗正常運行，我們根據工作安排正常值班，這是要完成的工作，他們了解我的工作性質。”說到加班，魏彥茹很平靜。

有人曾把北京正負電子對撞機形象地比喻為“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，當速度達到接近光速時，調整軌道使得其在指定位置對撞，此時會產生大量的“碎片”，而這些“碎片”就是物理學家所要研究的次級粒子。

“它是利用兩個相向而行的正負電子束流進行對撞，利用巨大的相互作用能量，探究物質的微觀結構。”魏彥茹說，物理學家的工作就是從實驗產生的海量數據中分析出次級粒子的電荷、動量、能量等特性參數，從而揭開微觀世界的奧秘。

◎ 科技日報記者陸成寬

標簽：對撞機粒子正負電子對撞