歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)修復(fù)方案即將確定

 歐洲核子中心（CERN）的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)LHC （Large Hadron Collider）是目前世界上zui大的強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)。它已于今年9月10日啟動(dòng)，但9月19日對(duì)撞機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)生氦泄漏事故，被迫停止運(yùn)作。日前有報(bào)道稱，修復(fù)方案已接近zui后確定。
 
    9月中旬的事故中，電子故障使得數(shù)噸液氦泄露，多達(dá)29塊超導(dǎo)磁體損壞，加速器圓周質(zhì)子束軌道污染，物理學(xué)家希望LHC修復(fù)后能在2009年5月或6月進(jìn)行對(duì)撞。
 
    單純更換損壞的磁體是不夠的，科學(xué)家和工程師必須采取應(yīng)對(duì)措施保證類似事故不再發(fā)生。事故與LHC采用的技術(shù)有關(guān)。對(duì)撞機(jī)用超過8特斯拉的磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)質(zhì)子沿著27公里長(zhǎng)的隧道快速運(yùn)動(dòng)。這需要強(qiáng)電流，因此物理學(xué)家采用了超導(dǎo)鈮-鈦線，這種導(dǎo)線像手指一樣粗，可承載數(shù)千安培電流，在1.9開爾文（零下271.3攝氏度）下沒有電阻。
 
    調(diào)查事故的物理學(xué)家把目光集中于一處不良電連接。在9月19日的電力測(cè)試中，2條連接起來的電纜在剛達(dá)到超導(dǎo)溫度閥值時(shí)，無法承受8700安培的電流，接合點(diǎn)融化，電流擊穿了機(jī)器的其他部分，在質(zhì)子束軌道和真空管道上穿了一個(gè)洞。6噸液氦從洞中泄露，對(duì)附近的磁體造成了進(jìn)一步破壞。
 
    電流是如此強(qiáng)烈，大部分導(dǎo)線被蒸發(fā)了，以至于我們無法判斷到底發(fā)生了什么，Lucio Rossi說，“這就像謀殺，受害人已無法說話。” 不過大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目主管Lyn Evans說物理學(xué)家和工程師確定，是不良連接導(dǎo)致了事故發(fā)生。強(qiáng)電流使得這個(gè)不良連接逐漸松開，結(jié)果使電阻上升直到zui后失去超導(dǎo)電性。
 
    Rossi說，防止此類問題重現(xiàn)的關(guān)鍵是及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。LHC中的巨大電流無法簡(jiǎn)單地關(guān)掉，因?yàn)榇朋w中儲(chǔ)存的能量需要大約1分鐘才能經(jīng)熱盤管和旁路電路消散。為了能有足夠的關(guān)閉時(shí)間，他說，“我們得在剛有征兆時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。”
 
    幸運(yùn)的是，早期發(fā)現(xiàn)問題是有可能的。Rossi說，在10月24號(hào)的試驗(yàn)基礎(chǔ)上，他有自信LHC操控者能夠察覺毫伏級(jí)別的變化——這種變化表明系統(tǒng)就要發(fā)生故障——足夠把機(jī)器電纜中數(shù)千安培的電流轉(zhuǎn)向。工程師也在尋找探測(cè)另一個(gè)警告信號(hào)——線纜周圍液氦溫度細(xì)微上升的可能性。
 
    美國(guó)費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室物理學(xué)家Jim Strait說，改進(jìn)的檢測(cè)系統(tǒng)本身應(yīng)該就足以預(yù)防類似事故再次發(fā)生，“我非常有自信，同樣的事故不會(huì)再次發(fā)生。”
 
    物理學(xué)家和工程師也希望能給機(jī)器中的液氦提供更多的安全出口，以減小將來故障可能造成的損失。在上次的事故中，液氦在事故發(fā)生幾分鐘內(nèi)蒸發(fā)并快速膨脹進(jìn)入真空隧道，極大的壓力使得磁體離開了混凝土基座。本來設(shè)計(jì)用來防止壓力增高的安全閥被突然增高的壓力破壞也是事故的部分原因。
 
    研究人員表示，小組正計(jì)劃給機(jī)器安裝更多安全閥，也在嘗試是否能把鋼栓換成塑料的，這樣壓力增大時(shí)塑料栓就會(huì)失效從而給氦更多的泄露出口。
 
    Strait提醒說，“將來仍有可能出現(xiàn)未預(yù)測(cè)到的故障，但是對(duì)真空泄壓的改進(jìn)將能夠限制連帶損害。”對(duì)機(jī)器及時(shí)進(jìn)行必要的修復(fù)和改進(jìn)，以便在2009年5月重新開始運(yùn)轉(zhuǎn)將會(huì)是一個(gè)“大任務(wù)”，他說，不過，“歐洲核子中心（CERN）做過反對(duì)者曾經(jīng)說不能做的事情，而且成功完成了。”