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1700951971 由于各国的支持,大型强子对撞机可以不顾原始合约上要求分两个阶段进行建设与运营的限制条款。第一个建设阶段仅仅包含2/3的磁铁。不管是从科学角度还是从节约成本的角度考虑,将磁场削弱都是愚蠢的选择。原初的打算是让预算均摊在每年之中。1996年,当德国再次削减了对大型强子对撞机的资助时,预算的情况看起来非常糟糕。1997年,欧洲核子研究中心首次被允许以贷款的方式筹资建设,以弥补资金的缺口。
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1700951973 在说完预算的历史真相之后,埃文斯话锋一转,开始谈论一些令人高兴的话题。他描述了于1998年12月完成的第一个二极磁铁的试验串,即一次检验结合在一起的磁铁是否可用的测试。这次试验的顺利完成证实了大型强子对撞机的某些主要部件的可行性与协调性,这是它建造过程中一块重要的里程碑。
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1700951975 2000年,当大型正负电子对撞机寿终正寝的时候,它被拆开以让路于大型强子对撞机的建设。然而,即便大型强子对撞机最终被放在一个已经存在的隧道中,而且相应的设施、基建、工作人员都已经就位,但要完成从大型正负电子对撞机到大型强子对撞机的转变,还需要很多人力、物力。
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1700951977 大型强子对撞机建造的5个时期包括:
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1700951979 ●挖掘实验所需的洞穴与构筑物的土木工程。
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1700951981 ●一般性服务的设立,以让一切可以开始运作。
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1700951983 ●插入冷冻链以维持加速器的低温。
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1700951985 ●把所有机器的构件拼装在一起,包括二极磁铁、相关的连接点与电缆。
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1700951987 ●硬件的试运行,以保证一切都如预期一样开展。
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1700951989 欧洲核子研究中心的设计者们制定了一份详尽的时刻表,以协调不同的建造阶段。但“良愿成泡影,不管是人是鼠,结局总会出其不意”[40] ,这句话应验了。预算问题是件麻烦事。我还记得2001年粒子物理学共同体的沮丧与担忧。那时我们正在等待并寻找迅速解决严重预算问题的途径,以确保大型强子对撞机的顺利建造。欧洲核子研究中心需要处理成本超支的问题,但由于其占地面积与基础设施,成本高一些是自然的。
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1700951991 即便是在这些资金与预算问题都被解决了之后,大型强子对撞机的发展依旧不怎么顺利。埃文斯讲述了一系列没有预料到的事件及其如何不时地拖延了大型强子对撞机的建造进程。
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1700951993 无疑,不会有人在挖掘紧凑μ子线圈洞穴的时候预见到他们会挖掘到一座14世纪的高卢-罗马庄园。产权的界定线与延续到今日的农场边界线类似。挖掘被暂停以供考古学家们研究那些埋藏的财物,其中包括奥斯蒂亚(Ostia)、里昂与伦敦(那时的庄园里居住着奥斯蒂亚人、里昂人与伦敦人)的一些货币。显然,罗马比现代欧洲更好地应用了共同货币制度——直到现在,欧元还没有代替英镑与瑞士法郎成为交易介质。这给欧洲核子研究中心的英国物理学家带来了不少麻烦,他们甚至没有用以支付打车费用的货币。
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1700951995 与紧凑μ子线圈的一路艰辛相比,2001年进行的超环面仪器洞穴开掘工作相对而言一路平安无事。挖掘这个洞穴需要挪走总重30万吨的岩石。工程师们需要面对的唯一问题是:一旦这些材料被挪走,洞穴的表面就会有一些微小的上浮,其速率约为每年1毫米。这听起来并不算多,它却会在原则上影响探测器部件的精确测量。所以,工程师们需要设置一些精密测量仪器。它们太过精密,以至于不仅能检测到超环面仪器的运动,还能被2004年的海啸以及苏门答腊岛地震触发,之后还将会有更多的自然运动可以被显示出来。
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1700951997 在极深的地下建造超环面仪器的过程令人印象非常深刻。屋顶浇铸在洞穴表面上,并被绳索悬吊;下面砌起高墙,直到屋顶得以盖在墙上。2003年,在一场开掘典礼之后,挖掘开始了。值得注意的是,典礼上的阿尔卑斯号角声回响在洞穴中,这被埃文斯描述为“娱乐之源”。实验仪器由下至上一个接一个地被安装,直到最终超环面仪器被这种“送入瓶子的方法”送到挖掘出来的地下洞穴中组合起来。
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1700951999 另一方面,紧凑μ子线圈的准备过程就像是面对波涛汹涌的海洋。在挖掘过程中,它再一次陷入了困境,因为紧凑μ子线圈的选址不仅不幸地位于一座考古遗迹上,而且那里还有一条地下河流。在多雨的那一年,工程师与物理学家惊奇地发现,插入到地下以传送材料长达70米的圆筒下沉了30厘米。为了处理这次事故,洞穴的挖掘者们用大量的冰围在圆筒周围,以冰冻土地、稳定这片区域。他们还必须安装用以稳定洞穴周围脆弱岩石的支撑结构,包括总长度达到40米的螺钉。不出意料,紧凑μ子线圈的开凿工程比预期长了很多。
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1700952001 唯一的可取之处在于,紧凑μ子线圈的体积相对较小,实验物理学家与工程师们已经在考虑在地面上对其进行建造、装配。在地面建造、安装这些组件更为简单。由于有更大的空间可以让很多人共同工作,这种做法也会变得更加快捷。地面建造还有另外一些重要好处,即有关洞穴的问题不再会拖延建造工程。
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1700952003 把如此巨大的装置送到地下是一件令人却步的事情——我在2007年首次访问紧凑μ子线圈时也是如此想的。的确,把实验装置送到地下是一件艰巨的任务。装置中最大的一个部件被某种特殊吊车送到100米深的紧凑μ子线圈井中,其速度为每小时10米,一举一动都小心翼翼。由于在仪器与墙之间只有10厘米的腾挪余地,缓慢的速度与精细的监控系统必不可少。探测器的15个大型部件在2006年11月与2008年1月之间分别被送下井中,最后被送下去的部件是一个黄铜制的计时装置,这个日期很接近大型强子对撞机的开机日期。
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1700952005 在紧凑μ子线圈的地下河问题之后,大型强子对撞机建造过程中的下一个危机是:机身在2004年卡住了,问题出在被称为QRL的氦供应线上。欧洲核子研究中心的工程师发现,承接这个建造项目的法国公司用“价值5美元的垫片”取代了原本设计应使用的材料。这种替代材料的失效造成了管道内部的热收缩。出故障的部件不止一处,所有连接点都需要检查一遍。
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1700952007 这时,低温线已经被部分地安装好了,很多其他部分也已经就位。为了避免堵塞供给线,造成更长延迟,欧洲核子研究中心的工程师们决定修理已经生产出来的部分,同时让工厂在将剩余部件发货之前修正错误。欧洲核子研究中心工厂的运作以及移动、重新安装机器的大型部件让大型强子对撞机延迟了整整一年开机——至少,这比埃文斯等人所担心的10年延期要好得多。
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1700952009 如果没有这些管道和低温系统,就不可能成功安装磁铁。所以,1000个磁铁被暂存在欧洲核子研究中心的停车场上。即便是在高档宝马车与奔驰车的辉映下,价值10亿美元的磁铁仍旧超过了停车场上所有车辆价值的总和。虽然没有人会偷窃这些磁铁,但是停车场并不适合储藏技术产品,所以把磁铁重新放置到特定位置而带来的拖延又是不可避免的了。
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1700952011 2005年,另一个危机出现了。这次危机与建造美国费米实验室以及日本实验室的三元组磁铁(inner triplet)有关。三元组磁铁在质子束对撞之前对它们进行了最后一次调焦。它包含三个四极磁铁,配有低温与电力设备。三元组磁铁没能通过压力测试。即便这次失败令人难堪,并造成了恼人的拖延,但是工程师们可以在隧道中修好它,所以最终它并没有带来过多的时间成本。
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1700952013 总而言之,2005年比之前的情况都要好。虽然没有号角声相伴,紧凑μ子线圈开掘典礼于当年2月开幕。另一个里程碑事件也在2月发生——第一个低温二极磁铁被送到了地面之下。磁铁的建造对大型强子对撞机这项事业来说至关重要,欧洲核子研究中心与商业化工业界之间的这次紧密合作促成了磁铁及时而节约的生产过程。磁铁虽然由大型强子对撞机设计,但却由法国、德国与意大利的公司生产。原本,欧洲核子研究中心的工程师、物理学家与技师们于2000年下单购买了30个二极磁铁,以小心检测它们的质量与控制支出。之后,他们于2002年下了最终的订单——购买1000多个磁铁。虽然如此,欧洲核子研究中心依旧保留生产主要组件与原材料的职责,以确保质量具有最优性、统一性,并使支出最小化。为了达到这个目的,欧洲核子研究中心把12万吨材料挪到了欧洲,4年间,平均每日租用10辆大卡车——而这只是为建造大型强子对撞机而付出努力的一隅。
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1700952015 在运输之后,所有的磁铁都被测试了,并小心地沿着垂直方向被投放到坐落在侏罗山附近——那里可以鸟瞰欧洲核子研究中心。从那里开始,一种特殊的运输工具把它们沿着隧道运输到目的地。因为这些磁铁极为巨大,且隧道的墙与大型强子对撞机部件之间只有几厘米的转动余地,所以这种工具靠某种画在地板上的光学检测线自动导航。它以约每小时1.6公里的速度前行,以尽量减小振动。这意味着,需要长达7个小时的时间才能把一个二极磁铁送到加速环的另一端。
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1700952017 2006年,在建造5年之后,共有1232个二极磁铁被成功运输。2007年发生了两件大事:
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1700952019 ●最后一块低温二极磁铁被成功运输。
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