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4 突如其来的瓶颈期（第2页）

1998年鲁比亚在达拉斯挑战了超导超级对撞机的支持者们，当时定的最初日期很快就要到了。另一方面，每个人都知道他利用了这个时间点，他像是在公牛面前挥舞着它，让公牛低着头冲过去，然后用一根棍子把它打死，有点像斗牛士利用穆莱塔的手法。最终，在技术上的延迟和消化额外成本的需要之间，一切都缓慢且不容置疑地延后了十年。1994年所指出的26。6亿法郎的巨额费用已成为更为现实的数字，即46亿法郎。欧洲核子研究组织设法通过10年期贷款获得这些资金，并大幅削减人员数量和一般运营成本。

和我上司的争吵

当林恩和他的团队在离测试磁铁原型的棚屋几百米远的地方忙着与逆境抗争时，激烈的讨论开始了。实验物理学家的巨大挑战，早在大型强子对撞机项目被正式批准之前就开始了。自1984年开始大型正负电子对撞机挖掘工作以来，已经举行了几次会议，转折点出现在1990年，当时数百名年轻的物理学家聚集在古老的亚琛，那里仍然保留着查理曼大帝统治神圣罗马帝国的石头王座。

他们提出的新实验和形成大型国际合作的机制如下：这一切都源于个人或小组的主动性，他们自发地写文章，提出想法，并在最有声望的地点、大型研究实验室或大学讨论这些想法。这种情况早在项目获得批准之前就存在，但仍有可能一事无成，就像伊莎贝尔和超导超级对撞机项目的情况一样。这是一个美丽、混乱和狂野的阶段，人们可以毫无顾忌地提出天马行空的想法，这些想法往往是无法实现的，有时是革命性的，打破了当时使用的范式。然后通过一种选择，在这种选择中，想法被过滤和净化。通过自发的聚集，一些小团队共享相同方法的协议悄悄地出现了，并开始提出一个具体的提议：在前一阶段盛放的数百朵野花，被组织成一个连贯的花园项目。他们提出了一个实验，并在一个简短的文件中进行了描述，并附有意向书，阐明了一般原则、目标和实现目标所需的基本技术。

在这一点上，第二个阶段开始了，自发性减弱，结构性增强。在这个阶段里，资助机构、大型实验室、有组织的团体、国际领域的高能物理学负责人纷纷行动了。伟大的合作诞生了，各方同时考虑了必要的资源，试图与重要的机构达成共识，有时在项目上做出妥协以换取政治和财政支持。实验方案变成了一个清晰的计划，工程师将其具体化，并呈现在更详细的图纸中，以更精确的方式评估成本，我们开始看见建造的各种责任将如何分配。

在这个过程的最后，有一个真正非常困难的选择。一些建议被接受，另一些则被无可挽回地拒绝，只有正式批准的实验才能开始冒险。

1990年10月，在亚琛碰面之前，我就和米歇尔·德拉·内格拉[21]打过交道。我和上司争吵，被迫去了亚琛。他不同意我把精力投入一个他觉得永远不会成功的项目。他认为我做的事严重浪费时间。和我一起工作的小组其他成员听到我们在我的书房里尖叫时，都惊呆了。那样大声说话是不常见的，但是，那一次，我也失去了理智。毕竟，我只是提议他在德国参加几天讨论新探测器的会议。我有一个想法，对我来说似乎很疯狂，但它行得通，我想去亚琛展示并讨论它，那里有100个梦想在大型强子对撞机中发现希格斯粒子的疯子。我的老板很不高兴，非常不高兴。也许他预见到不久之后会发生什么，我将去建立另一个项目，组成我自己的小组。也许他比我自己还要早些意识到，我们最终将分道扬镳。

就在那一刻，我感到一种责任：我有责任提出我的想法。长话短说，他威胁我，我板着脸回答。最终我设法离开了，但我和他的关系将不可挽回地受到损害。这是我经常对我的团队中最年轻的成员讲的一个故事：“如果你在追逐梦想，不要听那些试图约束你的人讲的话，即使他们是世界上最权威的物理学家。去**指引你的地方，也许你不能实现你的梦想，但你肯定不会后悔。”

紧凑渺子线圈的水晶之心

我去了亚琛，提议使用非常精细的硅探测器作为示踪剂。追踪器是现代粒子物理实验的核心，也是还原事件的大型数码相机最重要的部分。它们通常是制造过程中最复杂和最困难的部分，因为它们是围绕相互作用区的探测器，紧邻发生碰撞的真空管外部。它们的目标是记录数百个在相互作用过程中产生的带电粒子在转变中的微弱信号，重现它们的轨迹并测量它们的特性。大型强子对撞机预计所需的能量和亮度如此之高，以至于当时使用的所有技术都无法发挥作用。人们普遍意识到这是最棘手的问题之一，甚至鲁比亚都放弃了。卡罗提议用铁球探测器，这可不是开玩笑。他认为还原在大型强子对撞机中出现的痕迹是不可能的，并且没有探测器能承受核心设备所产生的极端环境，因此他提出，在相互作用区周围放置一个直径数米的大铁球，并在其外部装备μ子探测器。在相互作用中产生的所有粒子都会被铁吸收，只有最具穿透力的μ子会从地狱中出来。按照标准模型的说法，一个希格斯玻色子衰变成四个高能μ子时，是无法逃脱的。然而，这次鲁比亚的方法错了，无法奏效。我们对此深信不疑。如果不了解这台仪器的核心发生了什么，就不可能发现希格斯粒子。你需要确定这四个μ子来自完全相同的点，并且它们不是由随机重叠的相互作用或其他粒子的衰变产生的。

硅探测器是我最了解的技术之一。我是世界上最顶尖的专家之一。从青年时代开始，我就是这个领域的先驱之一。虽然我和老板吵了一架，但我们一起开发了实验室里的第一批探测器，并让它们工作起来。在实验中，它们让我们能够清楚地看到粒子的细节，从而引出了一系列新的测量方法。

超纯硅的薄晶体，类似于电子设备中使用的晶体，对带电粒子的通过很敏感，可以在相隔百分之几毫米的血小板中获得无数的电极，这些电极收集由粒子通过而产生的微小电荷云。超灵敏的放大器记录信号：通过这种方式，轨迹的点可以精确到几微米，就像在显微镜下一样，重现轨迹是小把戏。使用硅探测器，你可以将相互作用的细节形象化，否则这些相互作用的结果将完全让人困惑。

我的想法是，它们是大型强子对撞机的正确选择。我一说起这件事，大家就都撇嘴。他们是对的。在大型强子对撞机的环境中，目前的探测器只能维持几周时间。事实上，辐射改变了硅的特性，如果没有采取特殊措施的话，探测器很快就变得没用了。此外，当时还没有公司能够大量生产这些晶体，而我们需要数百平方米的晶体。它们是非常昂贵和复杂的物品，世界上只有很少的公司能够制造它们。如果要装备大型强子对撞机的仪器，晶体的数量需要比20世纪90年代使用的数量多上数百倍，而单位成本要低十倍。然后我们不知道如何制造读取数据所需的电子设备。数以百万计的微型放大器也将不得不承受可怕的辐射，真是疯狂。

当我和米歇尔·德拉·内格拉谈起这个问题时，他的眼睛立刻亮了起来，他对我说：“这个想法对我来说似乎不错，你为什么不跟我们一起合作，让我们把这个想法付诸实践呢？”

米歇尔·德拉·内格拉是一位法国物理学家，他的姓氏暴露了他遥远的意大利血统。他毕业于巴黎综合理工学院，与鲁比亚一起发现了W和Z玻色子。和其他才华横溢的年轻人一样，在实验结束后，他更喜欢走自己的路，离开了性格强硬的大老板，他倾向于粉碎和吞噬所有人，甚至他最出色的合作者。米歇尔身边总是有一位印度血统的英国物理学家，他的伙伴泰津德·维尔迪，大家都叫他吉姆。一个真正的战士，就像他的家族传统上属于锡克教徒一样。他出生在肯尼亚，毕业于英国，在英国这样一个极端保守的学术机构中，他与各种偏见和障碍做斗争。他也和鲁比亚一起工作过，在那里他遇到了米歇尔，并成为很好的朋友，他们决定一起开始一场新的冒险。

在亚琛与米歇尔的会面改变了我的生活。我加入紧凑渺子线圈项目是因为我一开始就喜欢米歇尔。他比我大几岁，意志坚定，是个实践派，能力突出却不太倾向于表现自我。米歇尔在吉姆的帮助下提出了紧凑渺子线圈项目简单而优雅的设计，我们在咖啡桌上讨论了几周，在餐巾纸上绘图。这个设计因其美丽和散发出的无与伦比的清晰，赢得了我的心。

鲁比亚把一切都押在了W和Z玻色子衰变成电子的过程上。为此，他在磁铁中安装了一个中央示踪器，并在周围安装了一个电磁量热计，这是一种专门吸收电子和光子并测量其能量的探测器。在磁铁内部，电子的轨迹和脉冲被重现，它们被量热计完全吸收，因而能被识别出来。

基于当时的超级质子同步加速器（SPS），这个想法非常适合该实验，但是大型强子对撞机的亮度会高出1万倍，并且在20世纪90年代，我们还不知道是否有可能在数百个其他粒子碰撞产生的痕迹中识别出电子。这就是为什么米歇尔决定把所有的精力都集中在μ子上。μ子比电子重，与物质的相互作用很小，可以穿透几十米的厚度。

紧凑渺子线圈围绕着一个巨大的圆柱形磁铁建造，该磁铁包含示踪器和量热计（用于吸收较少渗透粒子的专门层），并在外部涂有铁，装备了μ子的专门区域（重现带电粒子设法穿过铁的轨迹）。

在碰撞中产生的高横向能量μ子，即垂直于光束方向的μ子，会在示踪器中留下信号，但会毫发无损地穿过量热计，从而在磁铁外的专门探测器中继续显示它们存在的迹象。所有其他粒子将被量热计吸收，而通过连接内部示踪器中留下的轨迹和在μ子区域中重现的轨迹来明确地识别μ子。

该方案是必不可少的，是一个启示原型，是所有实验物理学家的梦想。

选择的时刻

大型强子对撞机最初有四个提议，形成于20世纪90年代初。在紧凑渺子线圈的基础上，提出了L3P。这是一个基于大型中央螺线管的实验，是大型正负电子对撞机项目演变来的L3实验。另外两个实验，EAGLE和ASCOT，是基于环形磁场，即甜甜圈的形状，与紧凑渺子线圈采用的圆柱形完全不同。推动EAGLE项目的是一组以彼得·詹尼为核心的研究人员，瑞士籍物理学家，曾参与过UA2项目。该实验在鲁比亚发现W和Z玻色子时就已经失去了竞争力，上次让他们吃了亏，他们暗自发誓永远不会再失败。

在UA2项目中，彼得遇到了一个非常年轻的意大利人。她在米兰的国家核物理研究所工作，无论是在物理分析，还是在新探测器的开发领域，她都非常自信。米兰的小组正在研究一种新型电子和光子量热计的原型，它可以用于欧洲核子研究组织正在讨论的新型加速器。在一个仍然由男性主导的世界里，一个年轻的女研究员，艺术和音乐的爱好者，总是非常友善，她得到了极大的尊重。她说话精准又有魅力，当她说话时，每个人都默默地听着，尤其是在讨论物理的时候，这个女孩总是能抓住要点，如果有问题要解决，她不会退缩。彼得毫不犹豫，让法比奥拉·贾诺蒂从一开始就参与新探测器最困难的研究。

针对大型强子对撞机提出的四个实验项目，只有两个将得到批准。来自欧洲核子研究组织总干事的信息响亮而清晰，他还有一个隐含的建议：“为什么不尝试在两个提案上达成一致？一个基于螺线管几何形状，另一个基于环面几何形状？”由此，紧凑渺子线圈项目和L3P项目开始了会谈，ASCOT项目和EAGLE项目也展开了讨论。

L3P的领导是丁肇中，“十一月革命”的主角。当我们第一次见面讨论时，我非常激动。当他的发现传遍世界的时候，我正在比萨准备我的论文。丁发现了第4种夸克的魅力，这是一种全新的物质形式，它点燃了高能物理学，因此，丁肇中在1976年与伯特·里希特共同获得了诺贝尔物理学奖。

在我面前的是一位20世纪下半叶物理学界神话般的人物，我发现他的性格很差。他极具攻击性，轻蔑地看着米歇尔，傲慢地对待他。他提议与紧凑渺子线圈项目一起合作，他会带来大量的资源、资金、工程师和许多美国机构的支持，但他坚持要颠覆我们实验的基本概念理念——那个简单、巧妙，让我立刻着迷的设计。他承诺很多，但他想改变一切。他使用的科学论据并非很一致，另一方面，权力意志是显而易见的。很明显，他，这位伟大的诺贝尔奖得主，想领导孩子们手中这个实验。当我看到米歇尔的时候，他一点也不害怕，他平静地回答说他甚至不会谈论这件事，如果这些是条件，紧凑渺子线圈项目将独自继续下去，我知道我选择了适合我的实验项目。

L3P和紧凑渺子线圈被分成两部分提交给委员会，EAGLE和ASCOT将合并，超环面仪器将诞生。1993年，L3P被否决，超环面仪器和紧凑渺子线圈被批准，这让很多人感到惊讶。那时每个人都明白，有时候，不为政治上的方便而妥协是有好处的。我们对紧凑渺子线圈充满了热情，但我们知道真正艰难的游戏尚未开始。

在很多方面，我们的命运很大一部分已经被决定了。超环面仪器项目，诞生于两个实验项目的合并，将永远比我们拥有更丰富的资源和更强大的政治背景。然而，它有自己的“阿喀琉斯之踵”：为了取悦所有群体，它集成了许多不同的技术，而且很难将它们整合起来。它可能像大象一样强壮但不太敏捷。紧凑渺子线圈是一种更容易理解的加速器，因此可以更快地识别任何新信号，但它提出的技术如此超前，真正的挑战将是成功地建造并投入使用。

大型搅拌机

当一项实验被正式批准时，一个地狱般的机制就会启动。欧洲核子研究组织任命了一个由专家组成的委员会，负责监督人们正在做的事情。你必须解释一切，详细的活动计划，以及一长串要实现的中间目标。从底层开始，疯狂地寻找新员工，与最先进的公司建立联系，疯狂地进行研发。

这就像在一个高速旋转的搅拌机里，乘坐过山车，飞到平流层的高度，然后坠入深渊。

对我们来说，这是激动人心和愤怒的岁月。我们在实验室里花了几个星期的时间来运行我们设计和提出的未来项目的原型，然后我们去世界各地寻找新的合作者，他们可以带来资源和想法，解决我们仍然面临的无数问题。

当实验被批准时，还会有一个总体预算，一个支出上限，你必须保持在这个上限以下。我们的上限是4。75亿法郎，这两个实验项目都是一样的，但这并不意味着资金得到了保证。只有说服世界各地的合作伙伴参与进来，并与他们的融资机构一起为紧凑渺子线圈的建设做出贡献，资金才会到位。

进行这种实验的确是一项整个地球都参与的集体事业。每一个国家或每一个小组，合作执行一个或多个它承诺执行的子项目。通常，设备的整个部件是按照中心规定的规范，直接在各个国家实验室中建造的。然后，所有的东西都被运送到欧洲核子研究组织，组装、安装并投入使用。我们飞到俄罗斯的偏远地区谈判数百吨铜的交易，我们需要这些铜来做量热计。驻扎在摩尔曼斯克的北海舰队正在处置大量重型炮弹。如果我们能说服他们以低于西方市场价的价格把弹头的黄铜卖给我们，我们就能省下几百万法郎。我们得到了俄罗斯物理学家同事的帮助。通过熔化100万颗子弹，我们获得了300吨铜，顺带有助于和平地改造一个军火库。然后我们冒险去了塔西拉，一个位于巴基斯坦山区的偏远地区，那里的考古博物馆仍然保存着带有亚历山大大帝时期明显痕迹的手工艺品。我们去那里是因为那里有一个重型坦克工厂要检查。它可以用来生产大型钢设备，用于支持一个特殊的量热计。在日本，一个小型半导体工厂承诺为我们生产大量硅探测器，但必须得去现场看看。于是我们飞到那里，吃完一顿以蔬菜汤和生虾为主的有趣早餐后，我们穿上防尘服和鞋子去参观处理硅晶体的洁净室。我们花了几天时间与工程师讨论所有细节，以了解我们的目标是否可以实现。然后赶往韩国，参观可以生产用于安装磁铁设备的造船厂。

最后，还需要与新的团队见面并寻找新的合作者。我记得，在众多面谈中，我去了费米实验室，我这样做是为了说服我在那个实验室工作了几年的朋友们。在鸭塘和草地之间，他们为组装半导体探测器装备了一个实验室。这里生产的数以万计的元素将对紧凑渺子线圈非常有用。这个实验室的负责人是我的一位同事，一位来自芝加哥的物理学家。我和他一起度过了几个美好的夜晚，面对着特克斯·威勒最喜欢的菜单：高高的手指牛排和成堆的薯条。从他的眼睛里，我立刻明白这将是一场比赛。我说服了乔·因坎德拉加入我们的事业。