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4 突如其来的瓶颈期（第3页）

这几年充满了魅力，也充满了冲突。有时，团队提出的技术效果不佳，为了从根本上改变方向，不得不放弃该提议。还有某个解决方案，工作多年的人突然发现这个方案被抛弃了，有人无法承受这种失望，决定离开实验。经过非常痛苦的讨论，和我们一起工作和受苦多年的朋友们最终分道扬镳。

更不用说我们在建设过程中经历的危机，尤其是在最关键的组件上。磁铁、示踪器和电磁量热计是使紧凑渺子线圈成为真正特殊实验的技术瑰宝，但它们极具未来感且难以建造，也可以判定我们的失败。

关于示踪器，我们已经谈过了。磁铁则是一个巨大的螺线管，它是一个圆柱形线圈，长13m，直径6m。它是如此之大，以至于只能将其拆分组装，因为世界上没有一台机器可以作为一个整体来搬运它。它必须产生4T的磁场，它是世界上最大的超导磁体。目前还不知道该使用哪种类型的电缆：必须发明一种新的电缆，这种电缆能够产生非常高的电流密度，超级稳定，机械强度大到足以承受线圈本身受到的磁力所产生的巨大推力（相当于数千吨的重量）。它是如此巨大，以至于不能通过高速公路运输到欧洲核子研究组织，因为隧道太小了。我们已经准备好了一个计划，在马赛把它装上驳船，然后慢慢地沿着罗讷河往上走，就像运输建造哥特式大教堂的材料一样。然后，在最后一段路程，通过当地美丽村庄的省道运输，但首先有必要拆除交通灯和所有的路标，否则这条路将无法通行。

最后是电磁量热计。我们决定把重点放在电子和光子上。经过最初的犹豫，我们确信即使在大型强子对撞机的恶劣环境中也可以重现它们，但这需要一个非常特殊的量热计。能够重现希格斯粒子的衰变是一个很大的优势，在衰变过程中会产生高能电子。如果希格斯粒子的质量在100到150GeV之间，我们就可以利用一种罕见但非常干净的衰变，这是这种粒子的明显特征：它会分解成两个高能光子。一个复杂的电磁量热计将使紧凑渺子线圈更具竞争力，并增加它被发现的机会。首先是吉姆·维尔迪坚持使用这个解决方案，然后整个合作团队都采用了这个解决方案。

紧凑渺子线圈的量热计是一颗真正的宝石，它由75000个闪闪发光的晶体组装而成，这些晶体是超快的传感器，当电子和光子被重物质吸收时，它们会发出微小的光信号。发射的光的数量允许我们以无与伦比的精度测量吸收粒子的总能量，但世界上似乎没有人能够生产足够纯度和足够数量的晶体。必需的材料非同寻常，那是一种由铅和钨这两种不透明的重金属，神奇地和氧结合起来所形成的巨大晶体，非常重且超透明。这是世界上很少有人知道如何掌握的化学奇迹。最终，我们在俄罗斯发现了一家晶体工厂，该工厂曾在勃列日涅夫时期蓬勃发展，但现在已濒临破产。我们找到了能做出我们想要的晶体的人，但一切都在崩溃：用于晶体生长的坩埚配备的是二战前的电力供应，随时可能崩溃，当屋顶上的雪融化时，棚子里就会下雨。所有设备都需要更新。

似乎这还不够，这里还有洞穴。为了在相互作用区周围放置大型探测器，一个探测器的区域必须被挖得足够大，足以容纳巴黎圣母院。显然超环面仪器的挖掘在正确的时间进行，没有困难，但对我们来说，每个月都会出现一个新的问题。我们在鹤嘴锄挥出第一锄时就停下来了，因为我们击中了一公顷土地上唯一的罗马别墅。然后我们会发现，紧凑渺子线圈基础设施必须建在一条罗马大路的十字路口，那里有一个4世纪的别墅，仍然装满了当时的硬币和家具。当我们开始挖掘大的通道竖井时，我们遇到了一条地下河流，它从汝拉河的斜坡向下流入湖泊。为了继续进行，我们需要在井的周围建造一个3米高的冰障，注入工业用－195℃的液氮。当这个巨大的地下洞穴最终被挖掘出来时，我们发现它在第一年就倾斜了3厘米。因此，我们高度精确的探测器可能会停留在浮动的表面上，这将永远损害其准确性。不过，工程师们这次的计算被证明是正确的，当一万四千吨的探测器用它们的重量稳定了巨大的地下结构后，一切都恢复了正常。所有这些问题都涉及研究和解决方案的探索，尽管这些解决方案都令人尴尬地滞后。而且，也不乏好事者，他们接二连三地参观将会放置紧凑渺子线圈的洞穴，不过去的时候那里仍然是空的，而超环面仪器的洞穴里已经装满设备，开展了不少活动。他们把我们的名字污化，每次在自助餐厅听到这个名字时，我都很生气。CMS=See-a-mess，“看到一团糟”，这是一种强烈的恶意，但也有一点道理。

那些年，我们真的很害怕，害怕已经迈出了最长的一步。太冒险了，选择了太多还不够成熟的技术。这么多年来，每一天，我们都生活在他人带来的痛苦和无法成功的噩梦中。超环面仪器像瑞士手表一样精确运行，紧凑渺子线圈却总是延迟。他们已经决定了电缆标签的颜色，我们还不确定我们是否还有可用的检测器基本组件。

突然，在我们没有意识到的情况下，一些事情发生了变化，一切都开始变得顺利。据我所知，我们会在2008年2月28日成功，我们会设法将包括磁铁在内的紧凑渺子线圈中心元件放入竖井中。这是一次轰动的行动，英国广播公司（英国广播公司）决定在全球范围内进行现场直播。我们已经紧张了好几天。

此阶段最关键的时刻是将紧凑渺子线圈的中央部分放入洞穴之中，这是最重的部分，两千吨重的金属和非常脆弱的组件必须用钢丝绳悬挂并下降100m，还要注意消除哪怕是很小的应力。世界上从来没有人做过这样的事情，专门从事大型电梯制造的公司不得不开发一种从未经过测试的特殊程序。一切都取决于这次行动的成功与否。如果它折戟，就不会有紧凑渺子线圈。

当重要的这一天到来时，从早上5点开始所有人都在那里等待，然后开始作业，钢索一出现小幅摆动，他们的心情也随之波动。吉姆·维尔迪担任紧凑渺子线圈项目的新发言人已经一年了，在米歇尔结束他的长任期后，我被任命为他的副手，负责现场操作的奥斯丁·鲍尔则是实验项目的技术协调员。这是难忘的一天。要走完这几百米需要耗费大量时间。缓慢而令人精疲力竭的下降一直在继续。下午6点32分，巨大的建筑触底时，传来一阵令人释然的掌声和欢呼声。我们像傻瓜一样蹦蹦跳跳，拥抱技术人员和工程师。我们知道我们会成功。没有什么能阻止紧凑渺子线圈。

你知道他们在大型正负电子对撞机中发现了希格斯粒子吗？

在建设和实验大型强子对撞机的15年里，发现希格斯粒子的机会之窗打开了。在大型正负电子对撞机捕获的第一个阶段，当加速器专注于研究Z玻色子时，希格斯粒子的研究产生了负的结果，只能给这个幻想粒子的质量设定一个下限。随着大型正负电子对撞机开始增加碰撞的能量，研究变得越来越有趣。在1995年到2000年之间，当我们为建造大型强子对撞机探测器而努力解决各种问题时，大型正负电子对撞机达到了209GeV。然后发生了一些事情。

我还记得，在2000年的夏天，小组里的一个年轻人带着焦虑的表情走进我的房间，告诉我在自助餐厅里有一个传言，说大型正负电子对撞机的一个实验发现了质量为114GeV的希格斯粒子。这很快就成为众所周知的事，我们于9月组织了一场研讨会，展示研究结果。好像真的有什么东西。微弱的信号似乎出现在不止一个实验中，而且数据看起来相当一致，尽管与标准模型的预测相比，观察到的事件数量过多。

研究结果在当时由意大利物理学家卢西亚诺·马亚尼指导的欧洲核子研究组织管理层引起了热烈的讨论。必须迅速做出决定。计划在2000年底关闭大型正负电子对撞机，开始安装大型强子对撞机磁铁。任何推迟都将对新机器的生产时间产生重大影响。另一方面，就在过去几周，这些信号似乎表明希格斯粒子就在那里，就在附近，即114GeV。只要持续几个月，也许一年，大型正负电子对撞机就会有世纪性的发现。

随着大型正负电子对撞机项目的关闭，在大型强子对撞机的建造期间，搜寻希格斯粒子的目击者转到了芝加哥的兆电子伏特加速器项目。1995年，由于发现了顶夸克，费米实验室的科学家们决定将加速器的亮度提高到最大，并使用一些为大型强子对撞机开发的技术来改进探测器。

在21世纪的头十年里，发现希格斯粒子的一扇机会之窗也被兆电子伏特加速器项目打开了。特别是—通过结合W玻色子的质量和Z玻色子的精确测量—间接地表明希格斯粒子的质量似乎更倾向于低值，接近114GeV，这给大型正负电子对撞机带来了很大的希望。在那个区域，兆电子伏特加速器项目仍然可能中大奖，实现大型强子对撞机的主要目标，并以某种方式为超导超级对撞机项目的失败复仇。

最大的盛会与黑色星期五

最后，经过一番巨大的努力和一连串的起起落落，一切都准备好了。伟大的时刻即将到来，真正的冒险开始了。加速器已经完成，通过了许多测试，已经达到工作温度，可以开始循环粒子束。探测器已经准备好了，我们费尽周折安装和操作最新的组件，最终我们还是成功了。甚至紧凑渺子线圈项目也会准时赴约。

很难描述那些日子里在我们中间流传的那种势不可挡、具有感染力的热情。多年来，我们一直处于最灾难性的崩溃边缘，现在，我们准备就绪，兴奋不已，确信我们将发现一切：不仅是希格斯粒子，还有超对称性，还有额外维度理论所预见的物质新状态，为什么不呢？

我记得那段时间有点醉醺醺的。也许，接下来发生的事情在某种程度上与这种过度的自信有关，在那个时期，这种自信蒙蔽了我们所有人。这种傲慢自大的表现形式，在希腊经典中描述得很好，当人们因为成就了伟大的事业而受到赞颂时，他们就会因此受到惩罚，陷入灾难。

大型强子对撞机的启动将带来世界末日，人们这种完全非理性的恐惧越来越浓烈。我们都被这种我们不习惯的关注激怒了；我们对报纸和网站上流传的大量荒唐话感到震惊；不断要求进行采访和评论的做法浪费了我们大量时间。相反，欧洲核子研究组织通讯办公室的人容光焕发。对黑洞毁灭世界的恐惧已经引起了人们对日内瓦正在发生的事情的阵阵关注，对他们来说，这是一个不容错过的机会，以此来普及远离公众的一般科学话题。

上午10点28分，第一批质子被注入，它绕了一圈，很高兴地撞到一块薄薄的陶瓷板上，在那里留下了一个漂亮的椭圆形印记。这是一切正常运转的证明。控制室里响起了掌声。鲁比亚和林恩·埃文斯一起庆祝他们孩子的第一次啼哭。

在实验的控制室里，人们也热情高涨。香槟酒的瓶塞被拔开了，你不得不绕着现场采访走：英国广播公司、美国有线电视新闻网、半岛电视台和许多其他的媒体。当我与意大利广播电视台（Rai）TG1、TG2和TG3三个频道的工作人员交谈时，我知道媒体界已经深入最根本的层面了。

我还记得，就在一年多前，我带着一丝苦涩打电话给TG1的管理层，告诉他们英国广播公司正准备直接进入紧凑渺子线圈洞穴的中心位置进行全球范围的直播。意大利广播电视台也要派个人来，这让我觉得这件事很重要。最后，这都不可能发生，我引用他们的原话来解释：“教授，这是音乐节的一周，我们在圣雷莫的所有员工都在报道音乐活动。对黑洞的恐惧让意大利广播电视台相信，有时候，讲述一些与歌曲不同的东西是值得的。”

2008年9月10日，一个在全世界聚焦下举行的盛大聚会。黑洞没有产生，世界上最复杂的机器也完全按照预期运行。它会在指定的时间投入使用，光束在全世界的笑脸和祝酒词中顺畅地流动，但这种欢欣鼓舞不会持续太久，我们为此付出了高昂的代价。

9月19日，星期五，10天还没过去，一个愚蠢的焊接故障导致了一场灾难，让我们耽搁了一年多。

控制室值班人员在11点18分才意识到发生了严重的事情。例行操作正在进行，27千米长的环线所分成的8个扇区必须在开始运行前全部进行测试。已经建立了一个非常清晰的测试方案，其中包括用在磁体中的循环电流来产生标称磁场，这个磁场必须使加速的质子在轨道上保持7TeV。事实上，质子并不能维持方案设置的额定能量通过所有扇区。经测试，只有少部分扇区可以让质子按照额定能量通过全场，大部分扇区内质子只能通过半场。各个扇区累积的拖延，最终影响了对扇区3-4的测试，这是通过汝拉山下的那个扇区。由于大型强子对撞机启动日期已经确定，最终决定将测试推迟到启动日期之后。事实上，9月10日进展顺利。但是现在，即使在最后一个扇形的磁铁中，也必须通过循环非常大的电流来完成测试。然后发生了没人能想象到的事情。

一开始，欧洲核子研究组织的官方声明谈到可能导致延期几个月的不便。几周后，林恩·埃文斯和一群工程师走下隧道，去核实到底发生了什么，呈现在他们面前的场景令人毛骨悚然。

他们所处的位置上有几块磁铁被移走了。爆炸就是这样，像移动树枝一样移走了27t重的物体，压碎了几十根坚固的钢管。10天前，质子在这个极其精致的真空室里循环，现在真空室有几个地方破裂了，并被黏附在墙壁上的致命灰尘污染了数百米。4t的液氦丢失并突然蒸发，侵入了数百米长的隧道。一切都冻住了，液氦与空气中的湿气接触后，一切被覆盖上一层厚厚的冰霜。由于氦侵入了一切，冻结的缺氧隧道在几周内都无法通行。真是一场灾难。

我们对事故分析后得出结论，这一切都是由一个焊接故障引起的，这是12000个磁铁连接中的一个。某个东西出了问题，使得一个小区域中的电阻高于应有的水平。当9000A的电流通过时，这个微小的连接处被加热到瞬间转变并熔化，产生电弧火花击穿了液氦容器。其结果是爆炸产生的冲击波损坏了数十个磁铁和加速器的其他小部件。

埃米利奥·毕加索是少数几个对发生的事情不感到惊讶的人之一。由于挖掘工作的困难，当这段路完全被洪水淹没时，他彻夜未眠。有一天晚上吃饭的时候，他向我坦白：“自从第3-4区被洪水淹没以来，我们知道这在未来也会给我们带来很多问题。那里的空气充满了湿气。虽然已经完成了隧道一切绝缘和防水的工作，但是如果你留下一根电缆在地面暴露几个小时，你会发现它就完全氧化了，如果你不彻底清洗，焊缝必然会有缺陷。”

事故的后果很严重。林恩·埃文斯像往常一样，用一种干巴巴而又有效的方式来定义它：“我们被一拳击倒在地。”很快就会清楚，完成维修工作将需要一年多的时间。而且我们也有可能永远无法让它正常工作。在成千上万的磁铁连接缝中，还有多少有缺陷的焊缝隐藏着？这一事件暴露了质量控制方面的弱点，事故可能会再次发生。有必要检查一切，确保整个系统的安全。无法补救的损坏磁铁可以替换，但如果再次发生类似的事故，库存将不再足够，我们将不得不关闭加速器。磁铁生产线已被拆除，重新启动会需要数年时间。

这次事故对合作项目的影响是毁灭性的，尤其是在年轻人当中。在他们的眼中，我们可以看到愤怒、失望和沮丧。在2008—2009年冬天的那几个月里，我遇到了很多这样的人，倾听他们的意见，为他们找到解决问题的办法，或者只是让他们发泄情绪。有些人为了写论文、找工作等了很多年的数据；有些人已经定好了结婚日期，希望带着头衔出现在婚礼上；有些年轻人的奖学金很快就会到期，而他们的合同在大型强子对撞机再次运行之前就会终止。在可能的情况下，我们会寻求解决办法来帮助和减小损失，但也有一些情况，大约有10名年轻人不得不离开。

至于我们，很明显，我们必须改变我们所有的科学优先事项。“忘了希格斯粒子，朋友们”，这是对新形势的总结。由于加速器目前能达到的能量是方案设定的一半，能达到的亮度比方案设定低一百倍，所以发现“上帝粒子”是没有希望了。最让我们着急的是，这个障碍会让兆电子伏特加速器项目有可能更早到达我们前面的终点线。在经历多年的未知和努力之后，我们可能会看到我们追求了这么久的梦想从自己的手中滑落。

[21]　米歇尔·德拉·内格拉（MichelDellaNegra），生于1942年，是法国实验粒子物理学家，以其在2012年发现希格斯玻色子中的贡献而闻名。