LHC启动——见证历史的一刻

■ 张元翰

在2008年9月，全世界媒体的科学报道都聚焦在瑞士日内瓦的欧洲核子研究组织，因为一个全新的高能加速器于9月10日正式启用了。欧洲核子研究组织花了近20年的时间，汇聚全球顶尖物理学家之力建造完成的大型强子对撞机，是史上最大规模的科学实验。不同于早期放得进一间普通房间的加速器，大型强子对撞机大到需要一个周长达27千米、横跨法国与瑞士二国的地底隧道，里面放满了超导磁铁。比起前一代的加速器，大型强子对撞机将把质子加速到7兆电子伏特，能量提高了近10倍，大幅拓展了我们对基本粒子的研究能力。

科学无国界

建造这么大的加速器，除了得依靠欧洲核子研究组织研究加速器50年来所累积的经验和技术外，资金需求更是另一个重要的问题。大型强子对撞机的造价超过20亿美元，还不包含约15亿美元的探测器，没有一个国家的科学预算能支持这样庞大的工程。幸好欧洲核子研究组织是由欧洲各国共同出资成立的国际性组织，得以顺利将来自80余个国家的科学家、工程师、学生组成国际团队，并取得各国政府的支持，共同建造，共享成果。

这里就像一个没有国界的大同世界，科学家争的是技术细节与设计方案，而不是国家、民族或政治的界线。美国和苏联的团队早在苏联解体前就在欧洲核子研究组织合作无间。

9月10日上午9时，大型强子对撞机的控制室里挤满了人，负责操作的物理学家和加速器专家在各自的计算机屏幕前，专注地调整各项参数。控制室的后方则规划为媒体区，让各国媒体实地观看启动过程。其他物理学家，包括我在内，就挤在欧洲核子研究组织的大讲堂内，观看由控制室传来的实况转播。开始运转前，计划总负责人艾万斯与欧洲核子研究组织的主任艾莫简单致词，接着就由艾万斯指挥，启动大型强子对撞机的首次运转。

第一道质子束流起跑

第一个步骤的目标是让质子绕行27千米的环状束流管一圈。若想顺利达成，大型强子对撞机内部数千个大型超导磁铁都必须运作正常，数百万个各种零件也都不能出现任何差错。艾万斯在致词时，特别提到上一个大型加速器“大型电子正子对撞机”，光在这一步骤就花了整整12个小时。

这个步骤将大型强子对撞机划分为八段，首先让质子通过第一段约3千米的路程。当屏幕上突然闪动了一个光点，代表质子已经到达第一段的尾端，所有人都不自禁地鼓掌叫好。接着，第二段和第三段也顺利通过，只花了30分钟。第四段的尾端是大型强子对撞机上所装设的二个大型探测器之一：紧凑渺子螺管侦测器。不久，控制室传来好消息，他们已经看到束流粒子的信号，并用以调整探测器的参数。

大型强子对撞机控制室随即将束流继续送往第五段和第六段，没有碰到任何问题。在第六段和第七段中，一度看到较大的震荡，但是经过控制室的调整后，很快就恢复正常，原来预期要花上一段时间的工作，在我们还来不及察觉时就已经完成。忽然间，艾万斯宣布即将完成质子环绕一周的运行，大家屏息以待，数千人的目光都集中在显示屏幕上，粒子信号闪亮的瞬间，全场欢声雷动，大家都用力鼓掌叫好，互道恭喜。对粒子物理而言，一个新的时代开始了。