重启的对撞机将要寻找什么？

　　在经历两年停机维护、加固升级及数月重启准备后，欧洲大型强子对撞机（LHC）当天正式开启第二阶段运行。这是全球最大、能量最高的粒子加速器，也是全球最大的科学实验项目。

　　英国《自然》杂志称LHC迎来的2.0时代，将继续为人类提供寻找宇宙的新视角。LHC的重启意味着什么，将给世界带来什么？据参与LHC实验的科学家们对新京报记者介绍，两年的检修将能让粒子的撞击来得更“猛烈”，也更安全。

　　【检修】

　　LHC为什么要彻底大修？

　　确保根除爆炸危险；1万块超导磁铁一个个取下来维修

　　LHC为什么要花整整两年时间维修、升级呢？这还得从2008年的事故说起。经历过事故的CERN束流部门运行主管迈克尔·拉蒙特对记者表示，建成后，LHC就朝着设想中的7TeV能量（宏观世界中每1TeV的能量就像一只蚊子飞行1公里的动能，亚原子层面却是巨大的）的目标冲击，然而一次尝试中，连接着一万块磁铁的五六万个连接装置中的一个出了故障，“一下子炸了好几公里”，这次事故使得整个对撞机中断运行14个月，花费近3千万瑞士法郎维修费用。

　　“这是惨痛教训，这之后CERN就特别小心”，北京大学物理学院教授钱思进说，他在LHC上的CMS实验项目上工作了20多年。

　　但事故显现的问题并未彻底解决，包括当初设计时存在的一些缺陷。CERN原计划2012年就关停进行大修，但因发现上帝粒子，推迟到2013年。“这次是彻底的维修，就像心脏手术一样，把最重要的心脏修复了，要把问题一劳永逸地彻底解决。”拉蒙特说。

　　两年的大修是LHC维修史上前所未有的。拉蒙特说，所有1万块超导磁铁和其连接点，都一个个取下来进行维修和强化，并使其测试。“我们检查，检查，再检查，确保每一个零部件都是万无一失的。”

　　光在加速器升级上，CERN就花费了6亿多欧元，但拉蒙特说，相对于最初建设时的五六十亿欧元来说，升级花费已相对便宜。

　　【重启】

　　如何让管道里质子束飞奔更快？

　　专门团队负责提供质子束；重启后能量将翻倍

　　钱思进说，重启LHC并非如启动一个按钮般简单。重启从去年底开始，首先要把上万根超导磁铁一段段地冷却，每段进行检测，直到4月5日才最终把质子束在最低能量下运行，贯通27公里长的束流管全程。“跟发射卫星上天差不多。”他说，要让相反方向的质子束在高能状态下对撞，估计还需要等一两个月。

　　“昨天晚上第一次达到6.5TeV了。”4月10日拉蒙特在电话中对新京报记者说，“这次质子数量并不多，但已达到6.5TeV了，这是我们今年计划达到的能量。”拉蒙特的团队负责提供质子束。

　　2010年到2012年LHC的运行被称为“第一阶段”，当时质子束的能量大约控制在设计能量的一半左右，关闭两年后，LHC重启，进入第二阶段，准备往当初预想的7TeV能量冲刺。

　　现在，重启后的LHC这个庞大的巨兽，将把质子束的能量整整翻一倍。“我们正处在粒子物理学一个激动人心时代的开端：大型强子对撞机将发射有史以来能量最高的粒子束。”美国国家科学基金会副主任克里姆在一份声明中表示，“这种能量量级将为关于宇宙的新研究发现打开大门，而这些事情在两年前还是不可能做到的。”

　　对撞越多，越明显，科学家发现新东西的可能性也更高。这是LHC重启后的目标。要有更多的对撞，一个办法是增加质子团的数量，另一个办法就是要更多的能量让质子束再接近光速一点。在一个距离已经固定下来的环形对撞机中，质子束无法通过飞更远的路产生更大能量，唯一的办法就是增加磁场的作用，让质子束飞得更快。

　　【探测器】

　　为什么需要4个大型探测器？

　　采用不同设计相互印证

　　镶嵌在LHC上的一个探测器重量与埃菲尔铁塔差不多。

　　北京大学物理学院教授钱思进说，无论是CMS还是ATLAS，两者都可用于对各种粒子物理的题目展开研究，重要粒子的痕迹，采用了尽可能不同的设计方法和原理，这是为了用两个独立的实验来相互验证对方的结果。

　　每两个探测器都像一个巨大“洋葱”，每一层都可以采集一些信号数据。钱思进说，质子束对撞后，会产生很多碎片，每次对撞产生几十个甚至上百个碎片，它们被称为“次级粒子”。

　　探测器的目的就是要鉴别这些碎片次级粒子，看它们是什么样的粒子，飞行多快等，分析后数据存入计算机，然后由计算机将这些碎片反推导、还原出束流粒子对撞时的场景。

　　每秒中在探测器中发生的上亿次的对撞源源不断地产生海量的数据是随时传过来的，安装在CMS控制中心，进行第一级值班的科学家监测的计算机收到数据后，做了初步的识别和筛选，之后迅速传给第二级值班的数据中心。“存储下来我们提供的这些数据就像一锅粥，之后各种物理课题的分析组从中挑选对此课题有用的那部分数据来做各种分析。”钱思进说。

　　■ 专访

　　中国科学家钱思进

　　“20多年就做这一个实验”

　　上一次的LHC备受关注无疑是发现了“疑似上帝粒子”之时。北京大学物理学院教授钱思进在LHC上建造运行的两个大型通用对照组探测器之一的CMS实验项目上工作了20多年。

　　钱思进也向新京报记者提及发现新粒子的时刻，“真的是非常激动，也觉得非常幸运，我们工作努力奋斗了二十几年，几千人一起，这里头经历了坎坎坷坷，包括耽搁了14个月的大事故，最后有所成果，是几千人一起奋斗那么多年的结果，终身难忘。”说到此，电话那头的他泣不成声。

　　“我总共参加物理研究工作也就30几年（正好30年前我获得物理博士学位），其中20年扑在CMS这一个实验上。我有时在其他一些场合说，我能把一个实验做好就感觉很不错了，尽力专心致志参加做一个实验，和几千个同事一起最后取得了公众认可。”

　　他说，虽然在LHC上工作的几千人没有得到诺贝尔奖，但最终2013年诺贝尔物理学奖能授予两位首先提出希格斯玻色子理论的老先生，大家都非常高兴，而在诺奖致辞中，也肯定了他们获奖的原因之一是LHC中大家的工作，在实验上验证了此种特殊粒子的存在。

　　采写/新京报记者金煜 韩旭阳