研究人员已经确定了世界顶级下一代粒子加速器——大型强子对撞机(LHC)在建造过程中出现故障的原因。根据今天发布的一份声明,在上周欧洲核子研究中心(CERN)进行的压力测试中,一个关键的超低温磁铁的支撑结构从外壳上撕裂,原因是其强度不足以胜任这项工作。欧洲核子研究中心将在本月晚些时候决定,升级改造是否会推迟原定于11月在瑞士日内瓦附近欧洲核子研究中心设施启动的LHC的启动日期。
该磁铁是用于瞄准LHC两条反向旋转的高速质子束的系统的一部分,目的是使它们相互碰撞,从而在能量爆发中释放稀有粒子。研究人员预计,这些碰撞至少将使他们能够为备受推崇的粒子物理学标准模型画上句号,该模型简洁地描述了原子内部的力。
当质子从机器27公里的环形轨道中射出时,一系列三个“内三联”磁铁将聚焦它们,使其与朝相反方向运动的质子碰撞。环绕并冷却磁铁的超导氦气偶尔会释放出巨大的能量,这将沿着磁铁的长度方向施加压力。但在3月27日,当欧洲核子研究中心的工程师向LHC地下隧道中的一个内三联体磁铁施加20个大气压的压力时,新的声明证实,在三个磁铁中的最后一个磁铁中,一个支撑结构断裂了。
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这些支撑结构由玻璃纤维环氧树脂层压板制成,根据欧洲核子研究中心和伊利诺伊州巴达维亚市费米实验室(该磁铁的设计和制造方)的独立审查,这种材料强度不足以承受这些压力。
费米实验室主任皮尔·奥多内在一份随附声明中表示:“到目前为止的分析表明,设计中遗漏了一些极其简单的事情”,即磁铁上的力在一个方向上可能比在另一个方向上更强。“[即]使每个磁铁都经过彻底的单独测试,但它们从未在安装在欧洲核子研究中心时的确切配置下进行过测试——因此错失了更早发现问题的机会。”
费米实验室发言人朱迪·杰克逊表示,费米实验室的工程师们相信,他们可以更换所有八个已安装的三联体磁铁(每个碰撞实验两个)中的故障支撑结构,而不会延迟LHC的启动。但她指出,欧洲核子研究中心将在本月晚些时候重新审视这个问题,以确保不会有任何延误。