在經歷兩年停機維護、加固升級及數(shù)月重啟準備后，歐洲大型強子對撞機（LHC）正式開啟第二階段運行。這是全球最大、能量最高的粒子加速器，也是全球最大的科學實驗項目。

　　英國《自然》雜志稱LHC迎來的2.0時代，將繼續(xù)為人類提供尋找宇宙的新視角。LHC的重啟意味著什么，將給世界帶來什么？據(jù)參與LHC實驗的科學家們對新京報記者介紹，兩年的檢修將能讓粒子的撞擊來得更“猛烈”，也更安全。

　　檢修

　　LHC為什么要徹底大修？

　　確保根除爆炸危險；1萬塊超導磁鐵一個個取下來維修

　　LHC為什么要花整整兩年時間維修、升級呢？這還得從2008年的事故說起。經歷過事故的CERN束流部門運行主管邁克爾·拉蒙特對記者表示，建成后，LHC就朝著設想中的7TeV能量（宏觀世界中每1TeV的能量就像一只蚊子飛行1公里的動能，亞原子層面卻是巨大的）的目標沖擊，然而一次嘗試中，連接著一萬塊磁鐵的五六萬個連接裝置中的一個出了故障，“一下子炸了好幾公里”，這次事故使得整個對撞機中斷運行14個月，花費近3千萬瑞士法郎維修費用。

　　“這是慘痛教訓，這之后CERN就特別小心”，北京大學物理學院教授錢思進說，他在LHC上的CMS實驗項目上工作了20多年。

　　但事故顯現(xiàn)的問題并未徹底解決，包括當初設計時存在的一些缺陷。CERN原計劃2012年就關停進行大修，但因發(fā)現(xiàn)上帝粒子，推遲到2013年。“這次是徹底的維修，就像心臟手術一樣，把最重要的心臟修復了，要把問題一勞永逸地徹底解決。”拉蒙特說。

　　兩年的大修是LHC維修史上前所未有的。拉蒙特說，所有1萬塊超導磁鐵和其連接點，都一個個取下來進行維修和強化，并使其測試。“我們檢查，檢查，再檢查，確保每一個零部件都是萬無一失的。”

　　光在加速器升級上，CERN就花費了6億多歐元，但拉蒙特說，相對于最初建設時的五六十億歐元來說，升級花費已相對便宜。

　　重啟

　　如何讓管道里質子束飛奔更快？

　　專門團隊負責提供質子束；重啟后能量將翻倍

錢思進說，重啟LHC并非如啟動一個按鈕般簡單。重啟從2014年底開始，首先要把上萬根超導磁鐵一段段地冷卻，每段進行檢測，直到2015年4月5日才最終把質子束在最低能量下運行，貫通27公里長的束流管全程。“跟發(fā)射衛(wèi)星上天差不多。”

　　“2015年4月11日晚，第一次達到6.5TeV了。”2015年4月10日拉蒙特在電話中對新京報記者說，“這次質子數(shù)量并不多，但已達到6.5TeV了，這是我們今年計劃達到的能量。”拉蒙特的團隊負責提供質子束。

　　2010年到2012年LHC的運行被稱為“第一階段”，當時質子束的能量大約控制在設計能量的一半左右，關閉兩年后，LHC重啟，進入第二階段，準備往當初預想的7TeV能量沖刺。

2015年4月，重啟后的LHC這個龐大的巨獸，把質子束的能量整整翻一倍。“正處在粒子物理學一個激動人心時代的開端：大型強子對撞機將發(fā)射有史以來能量最高的粒子束。”美國國家科學基金會副主任克里姆在一份聲明中表示，“這種能量量級將為關于宇宙的新研究發(fā)現(xiàn)打開大門。

　　對撞越多，越明顯，科學家發(fā)現(xiàn)新東西的可能性也更高。這是LHC重啟后的目標。要有更多的對撞，一個辦法是增加質子團的數(shù)量，另一個辦法就是要更多的能量讓質子束再接近光速一點。在一個距離已經固定下來的環(huán)形對撞機中，質子束無法通過飛更遠的路產生更大能量，唯一的辦法就是增加磁場的作用，讓質子束飛得更快。

　　探測器

　　為什么需要4個大型探測器？

　　采用不同設計相互印證

　　鑲嵌在LHC上的一個探測器重量與埃菲爾鐵塔差不多。

　　北京大學物理學院教授錢思進說，無論是CMS還是ATLAS，兩者都可用于對各種粒子物理的題目展開研究，重要粒子的痕跡，采用了盡可能不同的設計方法和原理，這是為了用兩個獨立的實驗來相互驗證對方的結果。

　　每兩個探測器都像一個巨大“洋蔥”，每一層都可以采集一些信號數(shù)據(jù)。錢思進說，質子束對撞后，會產生很多碎片，每次對撞產生幾十個甚至上百個碎片，它們被稱為“次級粒子”。

　　探測器的目的就是要鑒別這些碎片次級粒子，看它們是什么樣的粒子，飛行多快等，分析后數(shù)據(jù)存入計算機，然后由計算機將這些碎片反推導、還原出束流粒子對撞時的場景。

　　每秒中在探測器中發(fā)生的上億次的對撞源源不斷地產生海量的數(shù)據(jù)是隨時傳過來的，安裝在CMS控制中心，進行第一級值班的科學家監(jiān)測的計算機收到數(shù)據(jù)后，做了初步的識別和篩選，之后迅速傳給第二級值班的數(shù)據(jù)中心。“存儲下來我們提供的這些數(shù)據(jù)就像一鍋粥，之后各種物理課題的分析組從中挑選對此課題有用的那部分數(shù)據(jù)來做各種分析。”錢思進說。

　　專訪

　　中國科學家錢思進

　　“20多年就做這一個實驗”

　　上一次的LHC備受關注無疑是發(fā)現(xiàn)了“疑似上帝粒子”之時。北京大學物理學院教授錢思進在LHC上建造運行的兩個大型通用對照組探測器之一的CMS實驗項目上工作了20多年。

　　錢思進也向新京報記者提及發(fā)現(xiàn)新粒子的時刻，“真的是非常激動，也覺得非常幸運，我們工作努力奮斗了二十幾年，幾千人一起，這里頭經歷了坎坎坷坷，包括耽擱了14個月的大事故，最后有所成果，是幾千人一起奮斗那么多年的結果，終身難忘。”說到此，電話那頭的他泣不成聲。

　　“我總共參加物理研究工作也就30幾年（正好30年前我獲得物理博士學位），其中20年撲在CMS這一個實驗上。我有時在其他一些場合說，我能把一個實驗做好就感覺很不錯了，盡力專心致志參加做一個實驗，和幾千個同事一起最后取得了公眾認可。”

他說，雖然在LHC上工作的幾千人沒有得到諾貝爾獎，但最終2013年諾貝爾物理學獎能授予兩位首先提出希格斯玻色子理論的老先生，大家都非常高興，而在諾獎致辭中，也肯定了他們獲獎的原因之一是LHC中大家的工作，在實驗上驗證了此種特殊粒子的存在。