大型强子对撞机开始“断电拆解” 欧洲核子研究中心启动高亮度升级关键工程

大型强子对撞机全长27公里，环绕在法国和瑞士边境地下，内部部署着数千个不同类型的超导磁体，包括偶极磁体、四极磁体、六极磁体、八极磁体以及十极磁体等。这些磁体共同承担引导、控制和压缩粒子束流的重要任务。

其中最关键的一类设备被称为“内三极磁体组”。它们由三台四极磁体组成，分别安装在大型强子对撞机四大实验装置两侧。其职责是在粒子进入探测器发生碰撞之前，将粒子束尽可能压缩到极小范围。

粒子束压缩得越紧密，发生碰撞的概率就越高。这种碰撞发生频率被称为“亮度”。对于粒子物理实验而言，亮度越高，能够获得的数据就越多，从而帮助科学家更深入研究宇宙最基本的物理规律。

为了实现未来高亮度运行目标，现有内三极磁体必须被新一代更强大的设备取代。此次行动正是第三次长期停机维护计划（LS3）中的核心工程之一。

本月，工程团队切断了第一组磁体连接结构，标志着磁体更换工作正式开始。欧洲核子研究中心总干事马克·汤姆森也专程前往ATLAS实验区所在的LHC第一点位，见证这一重要节点。

根据项目规划，未来将有16套低温恒温器系统和28套低温组件被安装到大型强子对撞机中。首台新型四极磁体预计将在2029年初运送进入隧道并开始安装。

此次升级最大的亮点来自新一代超导磁体技术。

目前运行中的内三极磁体主要使用铌钛超导材料，而未来的新设备将采用更先进的铌锡超导线圈。凭借这种材料，新磁体能够产生高达11.3特斯拉的磁场强度，约比现有设备提升40%。

更强的磁场意味着粒子束能够被进一步压缩，从而显著提高碰撞频率。这正是高亮度大型强子对撞机计划的核心目标。

按照设计指标，升级后的系统将使ATLAS和CMS两大实验获得远超现阶段的数据量。未来几年内，研究人员有望利用这些数据更精确测量希格斯玻色子的性质，寻找暗物质相关迹象，并探索标准模型之外的新物理现象。

值得注意的是，并非所有实验区域都需要更换内三极磁体。

由于ALICE和LHCb实验拥有与ATLAS和CMS不同的研究目标和运行方式，因此它们现有的内三极磁体将继续保留。不过，这些实验仍会接受配套改进，以便充分利用未来整体亮度提升带来的优势。

自9月初开始，工程团队已经陆续拆除ATLAS和CMS附近的大型加速器组件。此次被移除的设备包括28台超导磁体，其中便包含此次升级工程涉及的核心内三极系统。

欧洲核子研究中心表示，这项升级是大型强子对撞机历史上最复杂的大规模改造工程之一。随着拆解工作正式展开，这台帮助人类发现希格斯玻色子的科学装置也将逐步迈向全新的高亮度时代，为未来几十年的基础物理研究提供更强大的实验能力。