本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
明天，费米实验室的特瓦特隆粒子加速器将关闭。 这次结束不会有任何盛大的仪式：加速器操作员将只是停止向机器注入新的质子和反质子。 剩下的少量粒子将在加速器中继续运行，直到每秒碰撞次数降至低于可用水平，之后剩余的粒子将被转移到一个金属靶。 这个过程与年度维护停机时使用的过程相同，但这次将不会再重启。 到十二月底，环绕加速器隧道的数千个超导磁体将从接近绝对零度的低温升温，然后被移除，加速器的其余部分也将被清除气体和液体，并被拆除。 对于这以科学之名粉碎粒子26年的装置来说，这是一个相当低调的结局。
从第一个磁体的安装到最后几次碰撞，特瓦特隆一直是一项重大的工程成就，也是粒子物理学家深入研究大量新科学的源泉。 即使在关闭之后，费米实验室 CDF 和 DZero 实验的科学家们将继续分析特瓦特隆的数据，并且很可能会以比加速器运行时更高的速度发表论文，至少在几年内是这样。
为了纪念这次关闭，友好的费米实验室人员制作了特瓦特隆历史的互动时间轴。 您可以在此处查看时间轴。 要了解在那里取得的最重要的发现之一的更多细节，请继续阅读...
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1995年3月2日
就在 CDF 对撞机探测器见证首次质子-反质子碰撞十周年纪念日之前，DZero 和 CDF 实验都向《物理评论快报》提交了论文，详细介绍了他们对一种新粒子——顶夸克的发现。 这项发现是在费米实验室的研讨会上宣布的，并在同一天发布了新闻稿。
粒子物理学家认为夸克应该成对出现，自 1977 年在费米实验室发现其较小的伙伴底夸克以来，一直在寻找顶夸克。 CDF 实验在 1994 年看到了顶夸克的迹象，但没有足够的数据来确定它是否存在。 一旦收集和分析了更多数据，并且 DZero 实验进行了自己独立的调查，就发现了顶夸克存在的明确信号，使两个小组都能够肯定地说他们已经看到了它。
顶夸克是我们迄今为止观察到的最重的基本粒子，远远超过其他粒子。 它比最轻的夸克——上夸克——重 10 万倍，质量与金原子大致相同，但体积要小得多。 它的质量是它成为最后一个被发现的夸克的原因：粒子的质量越大，在粒子加速器中产生它所需的能量就越高。 在大型强子对撞机之前，特瓦特隆是世界上唯一能够达到产生顶夸克所需高能量的加速器。
要产生顶夸克，质子和反质子以接近光速的速度碰撞。 有时，这会导致顶夸克的产生，顶夸克总是与反夸克一起出现。 这对粒子不会停留太久，会在不到一秒的时间内衰变成较轻的粒子。 一连串的衰变通常会导致物理学家称之为喷注的粒子爆发。 鉴于顶夸克的寿命很短，在海量数据中找到顶夸克的特征几乎是不可能的，因此物理学家转而寻找它的衰变产物。 一个顶-反顶夸克对会衰变成两个 W 玻色子（介导弱核力的力粒子）和两个底夸克（顶夸克的小伙伴）。 反过来，其中一个 W 玻色子变成μ子和中微子对，另一个变成上夸克和下夸克对。 然后，上夸克和下夸克衰变成喷注，紧随其后的是以相同方式衰变的底夸克。 因此，寻找顶夸克时要寻找的特征是：一个μ子、一个中微子和四个喷注。
CDF 和 DZero 实验分别观察到大约十个顶-反顶夸克对，这足以让他们确信这些事件不仅仅是看起来像顶夸克的东西，而是真真切切的顶夸克。
在发现后的几年里，特瓦特隆的科学家们已经能够高精度地确定顶夸克的质量。 这不仅有助于加强我们对粒子物理学标准模型的认识，还有助于完善我们关于希格斯玻色子的想法——希格斯玻色子是标准模型中唯一尚未被发现的粒子。 既然特瓦特隆即将关闭，那么继续寻找希格斯玻色子的任务将由大型强子对撞机来承担。
参考文献
CDF 合作组。(1995)。 在费米实验室对撞机探测器中观察到的 p¯p 碰撞中顶夸克的产生。《物理评论快报》，74(14), 2626-2631。 DOI: 10.1103/PhysRevLett.74.2626
DZero 合作组，Abachi, S., & et al. (1995)。 在 s= 1.8 TeV 的 pp¯ 碰撞中寻找高质量顶夸克的产生。《物理评论快报》，74(13), 2422-2426。 DOI: 10.1103/PhysRevLett.74.2422