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與正負電子對撞機一起過年 叩擊微觀世界大門

發布時間:2024-02-19 14:41:00來源: 中國青年報

  在北京西郊地下,占地5.75萬(wan) 平方米的北京正負電子對撞機(BEPC)正在運行著。202米長的直線加速器通過兩(liang) 條輸運線連接著周長240.4米的環型加速器,正負電子束會(hui) 被加速到符合實驗需求的能量,最終抵達最南側(ce) 的對撞點。

  這裏在進行的,是物理學最微觀也最前沿的基礎研究。正負電子對撞機是為(wei) 基礎粒子物理研究而建造的粒子加速器,粒子加速器不僅(jin) 是進行高能物理、原子核物理、生命科學、材料科學等多種基礎科學研究的重要實驗裝置,而且在工農(nong) 業(ye) 生產(chan) 、醫療衛生、工業(ye) 輻照、航天等領域,也有著廣泛的應用前景。

  2月2日淩晨,在北京正負電子對撞機的中控室裏,一字排開的電腦屏幕上不斷有數字跳動,展示著對撞機的運行情況。牆壁上的一排屏幕則分別可以看到不同係統的運行情況。

  2時10分,一條原本在屏幕上規律波動的紅線(正電子流強曲線)突然急轉直下,落到了屏幕最下方。值班的工作人員立刻緊張起來,這意味著機器出現了故障。經過排查,工作人員發現加速器真空管道上第二區段兩(liang) 道真空閥門落了下來,阻斷了從(cong) 這裏通過的正電子束。

  幸好,故障沒多久就自動排除,屏幕上,正電子束的曲線恢複了正常。

  據中國科學院高能物理研究所加速器中心的研究人員尹頔解釋,有時候,故障可以像這次這樣自主排除,有時就需要技術人員幹涉了。

  “大裝置裏有很多次級係統,比如高頻係統、低溫係統、束測係統、電源係統,等等。大多時候都在穩定運行,偶爾會(hui) 出現突發故障。每一個(ge) 係統對對撞機來說都很重要,有時候是單獨出現故障,有時候它們(men) 可能比較複雜,這就要依靠我們(men) 運行值班人員去判斷。”尹頔對中青報·中青網記者說。

  今年過年期間,尹頔也和前兩(liang) 年一樣,陪著這台對撞機一起過年。獨自住在員工宿舍的他還記得,每年過年,單位的員工餐裏都會(hui) 有餃子。

  身為(wei) 90後的魏彥茹,老家在河北,已經多年沒能回老家,準備在今年的兩(liang) 次值班間隙,抽空回去兩(liang) 天,陪一陪自己70多歲的母親(qin) 。

  “主要是因為(wei) 故障有突發性,所以需要我們(men) 值班人員時刻關(guan) 注,保持積極的狀態。”尹頔說,“我們(men) 就是堅守在科研蜂巢裏的‘工蜂’。”

  同樣作為(wei) 一個(ge) 90後,尹頔有時會(hui) 用更活潑的方式,向別人解釋自己工作的地方是幹什麽(me) 的:“就是那個(ge) 在超級英雄電影裏讓閃電俠(xia) 變成‘閃電俠(xia) ’的地方。”朋友們(men) 也跟他開玩笑:“你會(hui) 不會(hui) 也變成‘閃電俠(xia) ’?”

  當尹頔看到這些超級英雄電影裏實驗裝置出故障的劇情,他的第一反應是“太誇張了”“有BUG”,雖然現實當中沒有出現過這樣嚴(yan) 重的故障,但是依然會(hui) 思考如果自己在現場,該怎麽(me) 處理,怎麽(me) 排障。“看電影的時候,我更多會(hui) 去想怎麽(me) 能盡快恢複電影裏這台機器的運行狀態。甚至會(hui) 想該如何預防,讓這種故障不要出現。”尹頔說。

  作為(wei) 加速器中心的應急處理“On Call”(待命)人員,尹頔至今記得剛工作時,突然出現一個(ge) 故障,“有點慌有點怕”,怕自己不知道怎麽(me) 辦,或者是判斷得不對、不及時。

  如今,這個(ge) 33歲的年輕人已經算得上經驗豐(feng) 富,他略帶自豪地告訴記者,其實,“我們(men) 的故障率,跟全世界的加速器對比下來,不是很高的”。

  這台北京正負電子對撞機,由注入器、輸運線、儲(chu) 存環、北京譜儀(yi) 和同步輻射裝置等多部分組成。它於(yu) 1988年10月首次實現正負電子對撞,在2009年9月完成升級改造並正式投入運行,除用於(yu) 高能物理實驗外,可作為(wei) 同步輻射光源提供真空紫外到硬X光,開展凝聚態物理、材料科學、生物和醫學、環境科學、地礦資源,以及微細加工技術方麵等交叉學科領域的應用研究,達到“一機兩(liang) 用”。

  “每年都有大量的學術論文,基於(yu) 這些裝置而產(chan) 生。”魏彥茹有些自豪地對記者說。

  據了解,粒子加速器是一門多專(zhuan) 業(ye) 交叉融合的綜合性學科,它涉及加速器物理和眾(zhong) 多高精尖技術,其中包括微波、功率源、超導、低溫、超高真空、精密機械、束流診斷、電源、磁鐵、電子學、計算機及網絡、自動控製、輻射防護等。

  魏彥茹的專(zhuan) 業(ye) 正是物理,她告訴記者,如今這台正在運行的對撞機,在去年還當了一把“網紅”,出現在了科幻電視劇《三體(ti) 》中。劇中的物理學家楊冬背後,就是這台對撞機藍色管道的一部分。

  與(yu) 科幻情節不同的是,現實中的正負電子對撞機並沒有受到外星人的幹擾,組成物質的最基本的粒子在這裏一次又一次對撞,撞出新的實驗數據。在這裏,粒子物理和核物理的發展腳步不斷向前,走向無人探尋過的未知領域。

  “物理學就是告訴人們(men) ,有些問題是可以得到解答的。然後會(hui) 發現更多不理解的事情,我們(men) 就在探索的路上一直前行。”尹頔說。

  這個(ge) 年輕人仍然記得,自己為(wei) 什麽(me) 會(hui) 走到這條科研之路上來——為(wei) 了好奇心。

  中青報·中青網記者 張渺 來源:中國青年報

(責編:陳濛濛)

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