與正負(fù)電子對撞機(jī)一起過年 叩擊微觀世界大門
在北京西郊地下,占地5.75萬平方米的北京正負(fù)電子對撞機(jī)(BEPC)正在運(yùn)行著。202米長的直線加速器通過兩條輸運(yùn)線連接著周長240.4米的環(huán)型加速器,正負(fù)電子束會(huì)被加速到符合實(shí)驗(yàn)需求的能量,最終抵達(dá)最南側(cè)的對撞點(diǎn)。
這里在進(jìn)行的,是物理學(xué)最微觀也最前沿的基礎(chǔ)研究。正負(fù)電子對撞機(jī)是為基礎(chǔ)粒子物理研究而建造的粒子加速器,粒子加速器不僅是進(jìn)行高能物理、原子核物理、生命科學(xué)、材料科學(xué)等多種基礎(chǔ)科學(xué)研究的重要實(shí)驗(yàn)裝置,而且在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)輻照、航天等領(lǐng)域,也有著廣泛的應(yīng)用前景。
2月2日凌晨,在北京正負(fù)電子對撞機(jī)的中控室里,一字排開的電腦屏幕上不斷有數(shù)字跳動(dòng),展示著對撞機(jī)的運(yùn)行情況。墻壁上的一排屏幕則分別可以看到不同系統(tǒng)的運(yùn)行情況。
2時(shí)10分,一條原本在屏幕上規(guī)律波動(dòng)的紅線(正電子流強(qiáng)曲線)突然急轉(zhuǎn)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(jī)器出現(xiàn)了故障。經(jīng)過排查,工作人員發(fā)現(xiàn)加速器真空管道上第二區(qū)段兩道真空閥門落了下來,阻斷了從這里通過的正電子束。
幸好,故障沒多久就自動(dòng)排除,屏幕上,正電子束的曲線恢復(fù)了正常。
據(jù)中國科學(xué)院高能物理研究所加速器中心的研究人員尹頔解釋,有時(shí)候,故障可以像這次這樣自主排除,有時(shí)就需要技術(shù)人員干涉了。
“大裝置里有很多次級(jí)系統(tǒng),比如高頻系統(tǒng)、低溫系統(tǒng)、束測系統(tǒng)、電源系統(tǒng),等等。大多時(shí)候都在穩(wěn)定運(yùn)行,偶爾會(huì)出現(xiàn)突發(fā)故障。每一個(gè)系統(tǒng)對對撞機(jī)來說都很重要,有時(shí)候是單獨(dú)出現(xiàn)故障,有時(shí)候它們可能比較復(fù)雜,這就要依靠我們運(yùn)行值班人員去判斷?!币E對中青報(bào)·中青網(wǎng)記者說。
今年過年期間,尹頔也和前兩年一樣,陪著這臺(tái)對撞機(jī)一起過年。獨(dú)自住在員工宿舍的他還記得,每年過年,單位的員工餐里都會(huì)有餃子。
身為90后的魏彥茹,老家在河北,已經(jīng)多年沒能回老家,準(zhǔn)備在今年的兩次值班間隙,抽空回去兩天,陪一陪自己70多歲的母親。
“主要是因?yàn)楣收嫌型话l(fā)性,所以需要我們值班人員時(shí)刻關(guān)注,保持積極的狀態(tài)?!币E說,“我們就是堅(jiān)守在科研蜂巢里的‘工蜂’?!?/p>
同樣作為一個(gè)90后,尹頔有時(shí)會(huì)用更活潑的方式,向別人解釋自己工作的地方是干什么的:“就是那個(gè)在超級(jí)英雄電影里讓閃電俠變成‘閃電俠’的地方?!迸笥褌円哺_玩笑:“你會(huì)不會(huì)也變成‘閃電俠’?”
當(dāng)尹頔看到這些超級(jí)英雄電影里實(shí)驗(yàn)裝置出故障的劇情,他的第一反應(yīng)是“太夸張了”“有BUG”,雖然現(xiàn)實(shí)當(dāng)中沒有出現(xiàn)過這樣嚴(yán)重的故障,但是依然會(huì)思考如果自己在現(xiàn)場,該怎么處理,怎么排障。“看電影的時(shí)候,我更多會(huì)去想怎么能盡快恢復(fù)電影里這臺(tái)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)。甚至?xí)朐撊绾晤A(yù)防,讓這種故障不要出現(xiàn)?!币E說。
作為加速器中心的應(yīng)急處理“On Call”(待命)人員,尹頔至今記得剛工作時(shí),突然出現(xiàn)一個(gè)故障,“有點(diǎn)慌有點(diǎn)怕”,怕自己不知道怎么辦,或者是判斷得不對、不及時(shí)。
如今,這個(gè)33歲的年輕人已經(jīng)算得上經(jīng)驗(yàn)豐富,他略帶自豪地告訴記者,其實(shí),“我們的故障率,跟全世界的加速器對比下來,不是很高的”。
這臺(tái)北京正負(fù)電子對撞機(jī),由注入器、輸運(yùn)線、儲(chǔ)存環(huán)、北京譜儀和同步輻射裝置等多部分組成。它于1988年10月首次實(shí)現(xiàn)正負(fù)電子對撞,在2009年9月完成升級(jí)改造并正式投入運(yùn)行,除用于高能物理實(shí)驗(yàn)外,可作為同步輻射光源提供真空紫外到硬X光,開展凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)、生物和醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地礦資源,以及微細(xì)加工技術(shù)方面等交叉學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用研究,達(dá)到“一機(jī)兩用”。
“每年都有大量的學(xué)術(shù)論文,基于這些裝置而產(chǎn)生?!蔽簭┤阌行┳院赖貙τ浾哒f。
據(jù)了解,粒子加速器是一門多專業(yè)交叉融合的綜合性學(xué)科,它涉及加速器物理和眾多高精尖技術(shù),其中包括微波、功率源、超導(dǎo)、低溫、超高真空、精密機(jī)械、束流診斷、電源、磁鐵、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制、輻射防護(hù)等。
魏彥茹的專業(yè)正是物理,她告訴記者,如今這臺(tái)正在運(yùn)行的對撞機(jī),在去年還當(dāng)了一把“網(wǎng)紅”,出現(xiàn)在了科幻電視劇《三體》中。劇中的物理學(xué)家楊冬背后,就是這臺(tái)對撞機(jī)藍(lán)色管道的一部分。
與科幻情節(jié)不同的是,現(xiàn)實(shí)中的正負(fù)電子對撞機(jī)并沒有受到外星人的干擾,組成物質(zhì)的最基本的粒子在這里一次又一次對撞,撞出新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在這里,粒子物理和核物理的發(fā)展腳步不斷向前,走向無人探尋過的未知領(lǐng)域。
“物理學(xué)就是告訴人們,有些問題是可以得到解答的。然后會(huì)發(fā)現(xiàn)更多不理解的事情,我們就在探索的路上一直前行?!币E說。
這個(gè)年輕人仍然記得,自己為什么會(huì)走到這條科研之路上來——為了好奇心。
中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 張渺 來源:中國青年報(bào)
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