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在1965年3月10日召开的全体理事会成员会议之前,科学政策委员会针对一项今后四年的总体改进计划提出了建议。1965、1966、1967以及1968这四年的预期支出分别为100万、600万、1800万以及3000万瑞士法郎(23万、140万、420万以及690万美元)。科学政策委员会认定这些数字“完全合理并且与美国已经开展的类似项目相比是很节俭的”。[22]此计划的关键是气泡室项目,特别是关于建造能够相对较快完工(到1969年)的加尔加梅勒,以及一座至少两年后完工的大型氢室的建议。为了避免两个团队的竞争,委员会尽快批准加尔加梅勒的建造以及氢室的策划。最终授权必须由财政委员会作出,该组织的任务是起草一份与法国原子能委员会(CEA)的协议。
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以1965年4月23日拟出的一份协议草案为开端,协议的细节在当年下半年确定。[23]本质上,此合同将建造、测试以及交付室的重担交给了原子能委员会。在位于萨克雷的原子能委员会实验室,萨图恩同步加速器部门负责此项目法国一方的工作,与巴黎综合理工学院的职员一同工作。拉加里格担任科学顾问,尽管他所承担的责任远超此头衔。欧洲核子中心将承担设备操作、带有质子同步加速器的探测器组装,以及建造安放设备所需房屋的费用。[24]
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在1965年,财政委员会估算出加尔加梅勒整体建造预算为1500万法郎(310万美元),但随后又对预算进行了调整,在1968年将支出提高到2500万法郎(490万美元)。[25]这些费用大多数由原子能委员会承担,同时巴黎综合理工学院、奥赛直线加速器实验室,以及欧洲核子中心会给予部分支持。如果将在欧洲核子中心安装设备的费用800万瑞士法郎(200万美元)增加到预算中去,1967年用在设备上的总支出粗略估计为700万美元。相比较而言,700万美元可以购买大约3500台宇宙射线实验装置,并且此数字毫无疑问地超出了自1950年宇宙射线物理学开始起,世界范围在此领域的支出。
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在欧洲核子中心中,加尔加梅勒建造团队中各种职能部门随着时间的推移逐步形成。莱维·曼德尔(R.Lévy-Mandel)在1965年9月绘制了第一幅组织结构图,于1966年年中进行一次大幅修改后又历经多次修改。[26]由一位名叫让·卢茨(Jean Lutz)的来自萨克雷的工程师负责此项目,委派两名副手,保罗·缪塞(Paul Musset)负责物理学和实验,吕西安·艾尔菲尔(Lucien Alfille)负责总体协调与策划。拉加里格仍担任科学顾问一职,安德烈·鲁塞(AndréRousset)作为他的助手。[27]在此管理层级下面是14个主要的必须执行的管理项目,每个项目均由1名或者2名物理学家或工程师负责。有些人员不只指挥一个项目。值得注意的是,负责明示设备建造中涉及的专业技术所发生的显著变化的13位原始项目负责人中,有11位是机械或电子工程师,以及高级技术人员,仅有2位是物理学家。14项工作包括设计生产以下产品:①磁体;②舱体;③膨胀与管道系统;④光学;⑤照明;⑥影像;⑦电子;⑧热调节;⑨命令与控制;⑩安全;⑪研究处;⑫供应品;⑬在萨克雷测试安装;⑭在欧洲核子中心安装。[28]
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这14个项目中每个都会细分为其他不同的任务。以膨胀与管道系统为例,包含了研究与模型的建立,生产压缩机以及推动压缩进行的天然气存储器、电路系统(阀门与线路)的构建以及压力的调节。光学中包括研究的开展与模型的建立,玻璃制品、力学元件、影像设备以及相应的电子控制,以及在每版胶片上记录相关信息的数据盒子。[29]系统流程图(见图4.4)展现了部分建造程序的广阔。在图示里的29个步骤中,每个步骤的背后都蕴含着重要的科学与工程项目,在这些项目中,施工团队必须与众多其他类型范围的项目进行全面的协调。
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图4.4 1964年加尔加梅勒室建造流程图。此示意图中的每个任务都代表了比第2章或第3章所描述的实验更为复杂的建造项目。来源:Allard,J.F.,et al.,“Proposition,”foldout attachment.
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要想感知一下这些科学工程项目的范围,对某些要求的更加细致的检查应该是很有帮助的。以膨胀系统为例。必须设计一张能够附着在室内墙上的薄膜,以便将在里面的液态丙烷与调节液面压力的压缩氮气分离开来(见图4.5和图4.6)。薄膜表面的压力在60毫秒的时间里会在20巴到10巴之间变化,每1.4秒重复一次高压、低压循环。在最小限度的维护条件下,阀门、薄膜、管道与储液罐预期能够重复此循环2.5亿次。[30]
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从工程角度来看,类似的雄心还体现在光学系统中。传统意义上来说,气泡室会安装有大尺寸的窗户,在窗户旁边物理学家会安装跟踪记录照相机。因为按比例放大的普通设计的窗户在加尔加梅勒预计产生的压力下会破裂,所以设计了小的气孔。因此,光学系统必须能够承受极大的角度(110°)而没有任何大的变形。此外,为了保持室内磁场强度为20千高斯(地球磁场强度的1万倍),磁体必须占满整个室内,没有任何安放照相机的空间。因此,光学系统必须通过室内的气门以及磁体上的孔洞将图像传输到几码外的照相机内。(见图4.7和图4.8)。光学元件存在的室内,光学系统必须承受室内丙烷所产生的巨大压力。最后,镜头系统必须足够清晰,在气泡变得远大于十五分之一毫米之前,在液体内部深处拍摄到它们。[31]
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图4.5 加尔加梅勒膨胀系统。加压罐B为室内提供气态氮气,一张薄膜将气体与液态氟利昂和丙烷分离。当通向罐体A的阀门打开,室内处于减压状态。罐体C用于储存,罐体D用于调节其他罐体。
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图4.6 加尔加梅勒加压系统。识别元件请见图4.5。在此图片中,室本身由磁体和外壳掩盖。来源:CERN 150-04-71.
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在与奥赛工业关系部的工作中,负责加尔加梅勒光学系统的小组向多家公司寻求报价,并最终确定选择了索佩朗公司。这家公司是复杂镜头制造领域的专家。公司的工程师为法国海军和空军分别提供了潜望镜目标模拟器及用于侦查的光学器件。[32]在加尔加梅勒项目中,索佩朗公司有过针对相似模型制造光学元件的经验,并报价48万法郎(9.6万美元)于1967年7月完工。[33]
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图4.7 在磁体中安装加尔加梅勒室,1970年9月。来源:欧洲核子中心,X 32-9-70。
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图4.8 加尔加梅勒室内部构造。那是1970年的夏天,可以看到在安装薄膜之前,技术人员正在气泡室内部进行最后的调试。稍大的孔洞是用于光学系统通向照相机的;稍小的孔洞是用于气体进出以进行增压与减压的。来源:CERN,PIO/102-8-70。
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一项工程技术的创新通常需要其他工程技术的创新,对于光学系统来说就是这样。如上文所述,光学系统必须将广角镜头拍摄的图片通过各种聚焦镜片传输到照相机中。因为广角镜头能够接近运行轨迹,在磁场中带电粒子标准的螺旋形移动通常看似有尖顶与线圈。这些纯粹的光学畸变必须在分析阶段整理出来。还有一个问题是仅仅由室的大小所造成的:运行的轨迹经常从一个镜头的视野传到另一个中,这些得到的图片必须要经过调整。更难组合在一起的是在镜头的观察过程中,一种粒子会衰变为其他中性粒子,它们可能依次使带电粒子出现在另一幅图片中。此外,加尔加梅勒的8个镜头将它们拍摄到的图像投射到2条底片条上,在皮带轮上曲折蜿蜒。所有扫描投影仪都将特定时间中的8幅图像分类整理出来,因为同一事件中的图片彼此并不相连。最后,任何未来的扫描设备生产商必须同时满足加尔加梅勒以及另一部在建大型气泡室“米瑞巴尔”的要求。[34]
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与先前的扫描装置相比,电子、机电以及光学元件的复杂性大幅增加,使得加尔加梅勒团队再次在行业内公开招标。来自瑞典、法国以及英国的8家公司给出了订购9台装置的报价。在排除费用过高或者缺少必要服务项目的公司后,最终选择了萨伯公司。[35]该公司为瑞典军方制造飞机。自组建以来,该公司逐渐将业务扩展到生产导弹以及其他精密技术装备。根据该公司1969年年报,“军事技术活动仍旧是重中之重,并且为纯粹军事部门以外的发展提出了基本的要求”。[36]在计算机及机械工具与工业生产方法的控制系统方面取得了部分进展。在机电与电子光学系统方面的工业生产经验使欧洲核子中心或任何欧洲大学实验室能够承担任何艰巨的任务(见图4.9)。
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图4.9 加尔加梅勒室测量工作,1971年4月。投影仪将70毫米的气泡室胶片图像放大到一台扫描操作台上,在那里有一名操作员负责测量工作。她后面的电脑控制台在等待信息指令,例如,特定轨迹所需的额外测量。来源:CERN,151-04-71。
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