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为了让7TeV能量的质子在轨道上运行,对磁铁的测试必须达到9.7T,大约是地球磁场的10万倍,这是在加速器中从未达到过的数值。
乔治·布里安蒂采用了两个束流在同一磁体内循环的设计,这个设计优雅而巧妙,但也很复杂。
任何一个微小的缺陷都会对轨道的稳定性造成灾难性的影响。
要控制高强度束流,使其在27km的环形轨道中每秒转11000转并且保持10~12h,这是一项非常艰巨的任务。
任何微小的扰动,引导路径的1232个磁铁在特性上的任何差异,都会干扰质子包的传播并危及机器的正常运作。
随之而来的还有控制储存能量和保护磁铁及设备的问题。
大型强子对撞机束流的能量可以与以每小时150km的速度运行的火车的能量相比,这种能量集中在束流中,在距离精密仪器几毫米的距离内循环,这对所有保护系统专家来说都是噩梦。
如果没有考虑到磁铁本身所储存的能量,可能会造成无法弥补的损害。
还有另一个麻烦。
质子在同步加速器的光辐射下损失的能量很少,对循环束流的影响并不重要,但损失的能量会储存在非常低的温度下运行的机器部件中,低温系统需要达到足以吸收这额外的不稳定来源的规模。
最后是辐射损害。
隧道里的所有物体都会受到粒子流的撞击,这会对任何系统产生压力。
在普通电子设备停工几个月的情况下,电力线路和控制系统必须继续存在。
一切都将使用有待开发的创新部件进行设计,也必须发明新的材料来取代那些在最暴露的区域中由于辐射的影响而变形、变硬或破碎的材料。
林恩·埃文斯是一个富有魅力、粗犷的威尔士人,父亲是克姆巴赫村的一名矿工。
这个村庄的名字很难发音,坐落于卡迪夫郊区周围的山丘中。
多年以后,在一个特别放松的夜晚,林恩一边喝着啤酒,一边向我承认,他从小就对物理感兴趣。
他还记得自己扮演小化学家时在家里引起的一些小爆炸。
他的第一个实验室是家里的厨房。
他的母亲猛敲他的后脑勺作为对实验的回应,当他父亲晚上从矿井回来时,他也得到了教训。
林恩的体格令人印象深刻,他是一个天生的领导者。
他很少微笑,不怒自威。
当有需要的时候,他不求助于别人,他也知道这很难。
但他比任何人都了解加速器的所有秘密。
当乔治·布里安蒂于1994年退休,林恩被任命为项目负责人时,每个人都知道他是合适的人选。
如果有一个人能完成这项任务,那就是他。
事实上,在接下来的14年里他便担任这一职务,一直到加速器开始工作。
林恩给项目的标记立等可见。
鲁比亚所指出的不现实时期显露了出来:无非是虚张声势,让美国人陷入困境。
然而,该项目现已获得批准和资助。
林恩让世界各地的数百名工程师和物理学家来工作:寻求印度的帮助,欧洲核子研究组织召集专门的人员来测试大批量生产的磁铁。
吸收俄罗斯新西伯利亚最好的专家,参与大型强子对撞机质子传播的生产线。
向费米实验室的美国专家和KEK实验室的日本专家寻求帮助,生产一种特殊的磁铁,其目的是将束流聚焦在相互作用区域周围。
尽管欧洲核子研究组织发挥了决定性的作用,但从一开始就很明显,这是一个全球性的挑战。
因此,欧洲核子研究组织最好的物理学家和工程师专注于设计最关键的部件:磁体、低温学、光学和控制系统。
作为磁体的冷却系统,我们选择将磁体浸泡在液氦浴中,温度为绝对零度以上1.9度,等于-271.1?C,比美国兆电子伏特加速器的磁体低几度。
因此,这个温度比外太空的平均温度约低1度,欧洲核子研究组织成了宇宙中最冷的地方。
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