山大参与强子对撞团队带头人何瑁教授接受本报专访:
大爆炸,山大探测器最先感知
3月30日,欧洲核子研究中心的科学家在实验控制中心庆祝对撞试验获得成功。昨天,记者第一时间专访了山大参与atlas实验项目研发团队带头人、物理学院何瑁教授,“中午小李打电话给我,我才知道对撞成功了。”对于这个消息,他并没有表现出格外激动。何教授说,对撞实验2008年就启动了,但由于冷却的氦泄漏推迟一年。去年年底开始对撞,当时没有达到设计标准。3月30日的这次对撞,则达到了设计标准。“到收获成果的时候了。”何教授轻轻地说。
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强子对撞实验
探索宇宙起源
何教授说,lhc的实验原理是将质子和离子加速至接近光速,然后使它们相撞,从而模拟出宇宙大爆炸后一万亿分之一秒内的能量和条件。“粒子物理建立了标准模型,基本上可以解释物质怎么产生的,以及物质的运作规律。但是惟一的问题就是,这些东西为什么会有质量?”何教授解释说。
“按照这个标准模型,质量的起源与一个奇怪的粒子有关,就是希格斯玻粒子。按照模型估计,如果在一定的压力和特殊的温度下对撞,就会产生这样的粒子,人类的起源,万物是怎么形成就能得到很好的解释。科学界还有很多的疑问,比如,根据推断我们现在看到的物质只有物质的10%,那么其他90%的物质去哪里了?有正物质、有反物质,黑洞,却没有人看到。通过这个实验,可以解释、推理。因此,这次实验对探索宇宙起源奥秘具有里程碑意义。”
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参与本次研究
是主动争取的
atlas(超环面仪器实验)是安装在环形隧道上的4个巨大实验室中的一个。附在环形隧道周围的探测器将监测撞机过程。山大物理学院何瑁教授科研团队所研制的400台t9型窄隙室,正是atlas实验的第一级触发探测器。何瑁教授说,山大参与这次国际科研合作的机会,是主动争取来的。
“大型强子对撞机从上世纪90年代就开始设计,1996年山大联合南京大学、中国科技大学三学校到欧洲核子研究中心申请合作,得到了他们的欢迎。1998年国家正式批准了参加atlas实验,并组织了由中科院高能物理研究所、中科大、南大和山大四个单位组成的代表国家的团队”。何瑁教授说,我们进入这个项目的时间比较晚了,就得挑选科技含量高,能够带动我们国家学科的,就是探测器。
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参与进国际合作
也要分享到果实
这次以“国家队”形式的参与,不但掌握了高端科学技能,更重要的是拿到了成果分享的入场券。何教授说,这次大型强子对撞机的合作原则是“共同贡献,成果分享”,也就是说,如果没有前期的参与,后期就不能分享这一实验的成果。由于lhc项目启动的目的是做物理问题研究,模拟强子对撞,研究人类的起源,现在对撞实验按照设计标准完成了,就可以登台表演了。“现在到收获物理成果的时候了,物理分析可以走向轨道了。”何教授说。
“参与国际合作,光跑去卖劳动不过瘾。”何教授的语气突然加重。记者了解到,这是中国科学家首次以平等五张牌斗牛牛下载的合作伙伴的身份参与到一个重大国际科研项目中。而在过去,中国科学家以打工身份个人名义参加国际科研项目,往往只能出卖劳动,而无法分享到最后的科研果实。而这一次,中国科学家的共同努力,中国真正占到了一席之地。
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400台探测器内
每根丝都不能偏
在何教授实验室的电脑里,记者见到了山大研发的探测器以及记录在欧洲核子研究中心的安装过程的图片和录像。记者注意到,这些方形的探测器看起来其貌不扬,两平方米大小,表面为古铜色,中间有一个类似开关的白色小方块。何教授说,别小看这些小家伙,每一台里面有几百根丝,400台里面有几万根丝,每一根丝的位置都不能有任何偏离,更不能断裂,因为每根丝都承担着收集信息的重要任务。
“我们研发的400台探测器,没有一台不合格。”何教授说,现在每次去日内瓦,外国五张牌斗牛牛下载的合作伙伴还会把这句话挂在嘴边。1998年拿到项目后,何教授首先派年轻专家到以色列学习,回来后按照操作流水线建造了实验室。此后,何教授和他的团队用了四年时间完成了400台触发探测器的研制。研制出来任务还远没结束,这些小家伙还要运送到欧洲核子研究中心。而在送到欧洲之前,要先运到以色列检测,检测合格后再运到欧洲。到了欧洲要再检测。只要有一台不合格的,在实验中所接收的信息就会不完整。
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咱们的探测器
最先感知到结果
“这400台探测器是atlas实验的第一级触发探测器,所以会最先感知对撞结果。” 何瑁教授说,“加速器碰撞会产生很多粒子,以亿计算,探测器不可能把所有粒子都记录下来,所以只能挑选我感兴趣、符合条件的记录下来。紧接着后面的一系列探测器就打开了。”下一个阶段,何教授将和他的研究团队将这些记录下来的数据进行物理分析。
不过,何教授坦承,强子对撞属于基础性研究,跟老百姓的生活有点远。但他转而又说,当年铀的核分裂,有谁能知道原子分裂有什么用?后来就用了在军事、工业方面的应用。而粒子碰撞,除了可以探索人类的起源、物质的起源以及物质运动规律外,还可以带动其他学科的发展。目前和人类具体的吃穿生活关系还不大。不过未来无法预测,比如,互联网最初就是欧洲核子研究中心的科学家为了解决信息共享、数据传输而发明的,为了解决大型强子对撞海量数据的分析问题,这里的科学家又开始采用分布式计算网格技术将分布在不同地区的数万台甚至数十万台计算机联合在一起,构成全球最强大的超级计算机系统。
本版撰文 记者 徐玉芹
实习生 张静