CERN為世界最強大粒子對撞機升級項目冷卻巨型磁體測試線

即將到來的第三次長期停機將在四年內對大型強子對撞機進行改造。

瑞士的科學家已開始為一個長312英尺的測試臺進行冷卻工作，該測試臺是世界最大、最強大粒子對撞機——大型強子對撞機（LHC）高亮度升級項目的一部分，旨在確保升級后的磁體系統能正常工作。

歐洲核子研究中心（CERN）的高亮度大型強子對撞機（HiLumi LHC或HL-LHC）項目進入關鍵階段，啟動了低溫冷卻過程。

這個長312英尺（95米）的地面測試臺，也被稱為內三聯網測試臺，是最終將安裝在法瑞邊境地下深處的升級硬件全尺寸復制品。其設計目的是驗證新的磁體系統（即內三聯束流聚焦磁體）及其復雜的基礎設施，這是LHC重大升級項目中的關鍵元素，該升級預計于2030年投入運行。

復雜的冷卻過程

該系統將被冷卻至1.9開爾文（零下456華氏度），溫度比外太空還冷，以滿足超導磁體的運行條件，這些磁體將在升級后的對撞機內部引導并緊密聚焦質子束。達到此溫度需要數周時間，并且需要一個精密的液氦制冷網絡，該網絡能夠將冷卻劑分布到整個內三聯網測試臺。

"我認為怎么強調高亮度LHC的重要性和所帶來的興奮感都不為過，這是CERN過去20年來開展的最大項目，"CERN總干事馬克·湯姆森指出。

團隊的目標是在將下一代聚焦磁體安裝到LHC隧道之前，證明CERN的下一代聚焦磁體、低溫系統、保護系統和電力基礎設施能夠完美協同工作。此次測試恰逢CERN即將開始第三次長期停機，這是一個為期四年的時期，在此期間工程師們將徹底檢修當前的大型強子對撞機，并將其轉變為高亮度大型強子對撞機。

據該組織稱，升級后的對撞機有望開啟高能物理的新篇章。一旦在2030年啟動，HiLumi LHC將產生的粒子碰撞次數是目前的十倍。這種亮度的巨大飛躍將使研究人員能夠前所未有地觀測稀有相互作用、細微效應，并更深入地理解希格斯玻色子。

高亮度LHC項目

HiLumi LHC代表了加速器工程的巨大進步。其許多技術，如超導螃蟹腔、晶體準直器和高溫超導輸電線，此前從未在質子加速器中使用過。然而，其最具變革性的部件是鈮錫內三聯聚焦磁體。據報道，這些磁體能產生比目前LHC中使用的鈮鈦磁體更高的磁場。這將使團隊能夠在質子束于ATLAS和CMS探測器處碰撞之前，將其更緊密地聚焦。與現有的LHC磁體一樣，它們也必須在1.9開爾文的溫度下運行才能達到超導狀態。

CERN加速器與技術總監奧利弗·布呂寧證實，所有系統都已單獨測試過。內三聯網測試臺將驗證它們在真實條件下如何協同工作。"在內三聯網測試臺中連接和運行所有設備，讓我們有機會在隧道實際安裝之前優化我們的程序，從而為高效、順暢的安裝做好準備。"布呂寧說。

HiLumi項目涉及來自20多個國家的近50個研究機構。同時，其資金和技術貢獻遍布歐洲、亞洲和北美。

"HiLumi LHC還將探索未知領域，并可能揭示完全全新的、意想不到的東西，"湯姆森在一份新聞稿中總結道，"這正是探索未知的全部意義：你不知道那里有什么。"

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