CERN为世界最强大粒子对撞机升级项目冷却巨型磁体测试线

即将到来的第三次长期停机将在四年内对大型强子对撞机进行改造。

瑞士的科学家已开始为一个长312英尺的测试台进行冷却工作，该测试台是世界最大、最强大粒子对撞机——大型强子对撞机（LHC）高亮度升级项目的一部分，旨在确保升级后的磁体系统能正常工作。

欧洲核子研究中心（CERN）的高亮度大型强子对撞机（HiLumi LHC或HL-LHC）项目进入关键阶段，启动了低温冷却过程。

这个长312英尺（95米）的地面测试台，也被称为内三联网测试台，是最终将安装在法瑞边境地下深处的升级硬件全尺寸复制品。其设计目的是验证新的磁体系统（即内三联束流聚焦磁体）及其复杂的基础设施，这是LHC重大升级项目中的关键元素，该升级预计于2030年投入运行。

复杂的冷却过程

该系统将被冷却至1.9开尔文（零下456华氏度），温度比外太空还冷，以满足超导磁体的运行条件，这些磁体将在升级后的对撞机内部引导并紧密聚焦质子束。达到此温度需要数周时间，并且需要一个精密的液氦制冷网络，该网络能够将冷却剂分布到整个内三联网测试台。

"我认为怎么强调高亮度LHC的重要性和所带来的兴奋感都不为过，这是CERN过去20年来开展的最大项目，"CERN总干事马克·汤姆森指出。

团队的目标是在将下一代聚焦磁体安装到LHC隧道之前，证明CERN的下一代聚焦磁体、低温系统、保护系统和电力基础设施能够完美协同工作。此次测试恰逢CERN即将开始第三次长期停机，这是一个为期四年的时期，在此期间工程师们将彻底检修当前的大型强子对撞机，并将其转变为高亮度大型强子对撞机。

据该组织称，升级后的对撞机有望开启高能物理的新篇章。一旦在2030年启动，HiLumi LHC将产生的粒子碰撞次数是目前的十倍。这种亮度的巨大飞跃将使研究人员能够前所未有地观测稀有相互作用、细微效应，并更深入地理解希格斯玻色子。

高亮度LHC项目

HiLumi LHC代表了加速器工程的巨大进步。其许多技术，如超导螃蟹腔、晶体准直器和高温超导输电线，此前从未在质子加速器中使用过。然而，其最具变革性的部件是铌锡内三联聚焦磁体。据报道，这些磁体能产生比目前LHC中使用的铌钛磁体更高的磁场。这将使团队能够在质子束于ATLAS和CMS探测器处碰撞之前，将其更紧密地聚焦。与现有的LHC磁体一样，它们也必须在1.9开尔文的温度下运行才能达到超导状态。

CERN加速器与技术总监奥利弗·布吕宁证实，所有系统都已单独测试过。内三联网测试台将验证它们在真实条件下如何协同工作。"在内三联网测试台中连接和运行所有设备，让我们有机会在隧道实际安装之前优化我们的程序，从而为高效、顺畅的安装做好准备。"布吕宁说。

HiLumi项目涉及来自20多个国家的近50个研究机构。同时，其资金和技术贡献遍布欧洲、亚洲和北美。

"HiLumi LHC还将探索未知领域，并可能揭示完全全新的、意想不到的东西，"汤姆森在一份新闻稿中总结道，"这正是探索未知的全部意义：你不知道那里有什么。"

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