與正負電子對撞機一起過年 叩擊微觀世界大門

2024-02-20科技

在北京西郊地下，占地57500平方米的北京正負電子對撞機（BEPC）正在執行著。202公尺長的直線加速器透過兩條輸運線連線著周長240.4公尺的環型加速器，正負電子束會被加速到符合實驗需求的能量，最終抵達最南側的對撞點。

這裏在進行的，是物理學最微觀也最前沿的基礎研究。正負電子對撞機是為基礎粒子物理研究而建造的粒子加速器，粒子加速器不僅是進行高能物理、原子核物理、生命科學、材料科學等多種基礎科學研究的重要實驗裝置，而且，在工農業生產、醫療衛生、工業輻照、航天等領域，也有著廣泛的套用前景。

2024年2月2日淩晨，在北京正負電子對撞機的中控室裏，一字排開的電腦螢幕上不斷有數位跳動，展示著對撞機的執行情況。墻壁上的一排螢幕則分別可以看到不同系統的執行情況。

2時10分，一條原本在螢幕上規律波動的紅線（正電子流強曲線）突然急轉直下，落到了螢幕最下方。值班的工作人員立刻緊張起來，這意味著機器出現了故障。經過排查，工作人員發現加速器真空管道上第二區段兩道真空閥門落了下來，阻斷了從這裏透過的正電子束。

幸好，故障沒多久就自動排除，螢幕上，正電子束的曲線恢復了正常。

據中國科學院高能物理研究所加速器中心的研究人員尹頔解釋，有時候，故障可以像這次這樣自主排除，有時就需要技術人員幹涉了。

「大裝置裏有很多次級系統，比如高頻系統，低溫系統，束測系統，電源系統，等等。 大多時候都在穩定執行，偶爾會出現突發故障。 每一個系統對對撞機來說都很重要，有時候是單獨出現故障，有時候他們可能比較復雜，這就要依靠我們執行值班人員去判斷 。」尹頔對中青報·中青網記者說。

▲ 北京正負電子對撞機（BEPC）。中國科學院高能物理研究所供圖

今年過年期間，尹頔也和前兩年一樣，陪著這台對撞機一起過年。獨自住在員工宿舍的他還記得，每年過年，單位的員工餐裏都會有餃子。

同樣身為90後的魏彥茹，老家在河北，已經多年沒能回老家的她，準備在今年的兩次值班間隙，抽空回去兩天，陪一陪自己70多歲的母親。

「主要是因為故障有突發性，所以需要我們值班人員時刻關註，保持積極的狀態。」尹頔說，「 我們就是堅守在科研蜂巢裏的‘工蜂’。 」

作為一個90後，尹頔有時會用更活潑的方式，向別人解釋自己工作的地方是幹什麽的，「就是那個在超級英雄電影裏讓閃電俠變成‘閃電俠’的地方」。朋友們也跟他開玩笑，「你會不會也變成‘閃電俠’？」

當尹頔看到這些超級英雄電影裏，實驗裝置出故障的劇情，他的第一反應是「太誇張了」「有BUG」，雖然現實當中沒有出現過這樣嚴重的故障，但是依然會思考如果自己在現場，該怎麽處理，怎麽排障。看電影的時候，我更多會去想怎麽能盡快恢復電影裏這台機器的執行狀態。甚至會想該如何預防，讓這種故障不要出現。」尹頔說。

作為加速器中心的應急處理「On Call」（待命）人員，尹頔至今記得剛工作時，突然出現一個故障，「有點慌有點怕」，怕自己不知道怎麽辦，或者是判斷得不對、不及時。

如今，這個33歲的年輕人已經算得上經驗豐富，他略帶自豪地告訴記者，其實，「我們的故障率，跟全世界的加速器對比下來，不是很高的」。

這台北京正負電子對撞機，由註入器、輸運線、儲存環、北京譜儀和同步放射線裝置等多部份組成。它於1988年10月首次實作正負電子對撞，在2009年9月完成升級改造並正式投入執行，除用於高能物理實驗外，可作為同步放射線光源提供真空紫外至硬X光，開展凝聚態物理、材料科學、生物和醫學、環境科學、地礦資源，以及微細加工技術方面等交叉學科領域的套用研究， 達到「一機兩用」 。

「每年都有大量的學術論文，基於這些裝置而產生。」魏彥茹有些自豪地對記者說。

據了解， 粒子加速器是一門多專業交叉融合的綜合性學科，它涉及加速器物理和眾多高精尖技術， 其中包括微波、功率源、超導、低溫、超高真空、精密機械、束流診斷、電源、磁鐵、電子學、電腦及網路、自動控制、放射線防護等。

魏彥茹的專業正是物理，她告訴記者，如今這台正在執行的對撞機，在去年還當了一把「網紅」，出現在了科幻電視劇【三體】中。劇中的物理學家楊冬背後，就是這台對撞機藍色管道的一部份。

與科幻情節不同的是，現實中的正負電子對撞機並沒有受到外星人的幹擾，組成物質的最基本的粒子在這裏一次又一次對撞，撞出新的實驗數據。在這裏， 粒子物理和核物理的發展腳步不斷向前，致力於走向無人探尋過的未知領域。