世界最大對撞機將制造宇宙最低溫度
在法國和瑞士邊界下面的隧道修建的大型強子對撞機(LHC)正在制造一個宇宙中最冷的地方，它將進入把溫度降低到1.9絕對溫標(零下271攝氏度，或零下456華氏度)，目前已經進入實現這一目標的最後階段。
這個目前世界上最大的對撞機擁有數千個磁體，它能利用液態氮維持這種寒冷的低溫環境。這些磁體排列成環形，沿著巨大的隧道延伸27公裏。一旦大型強子對撞機開始運行，兩條粒子束流(通常由高能量加速的質子組成)將向下發射到那些穿過磁體的管子裏。然後這些光束將以光速圍繞主環向相反方向運行。
在隧道上的限定點，這些光束將相互交叉，通過激變的能量彼此相互撞擊。科學家希望在這些碰撞產生的碎片中發現新粒子，以便進一步了解宇宙的自然狀態和它是如何產生的。大型強子對撞機是有史以來制造的最強大的物理實驗儀器，它將重新產生宇宙大爆炸後的自然環境。到目前為止，大型強子對撞機的8個部分中已經有6個的溫度達到4.5到1.9絕對溫標之間的溫度，不過在最後幾個月的某個階段，這個對撞機的所有部分的溫度都將降低到1.9絕對溫標以下。與之相比，遙遠外空的溫度大約是2.7絕對溫標(零下270攝氏度或零下454華氏度)。
洛博托·薩伯恩領導了大型強子對撞機的電子元件試運行工作，他表示，為了在沒有太大能量的情況下獲得高磁場，這些磁體必須具有“超導性”。一些材料在溫度非常低的環境下表現出的這種特性，能確保在零電阻和功率損耗非常低的情況下輸送電流。氦在2.2絕對溫標表現出驚人特性，因此成為“超流體”。這種特性讓它能迅速傳導熱量，成為極其有效的制冷劑。薩伯恩解釋說，至今還沒有規模如此龐大的物理設備能在如此低的溫度下運行。但是這個電子儀器是一種預示。
他說：“對于這個機器的試運轉，我們擁有非常係統的方法，這些方法是通過從模型中獲得經驗，經過非常小心的設計產生的。我們的座右銘是：科學沒有捷徑。改變現在非常寒冷的一個成分，就像把它從月球上帶回地球。它需要大約3到4周時間進行加熱。然後用1或2周進行轉變。然後又需要3到6周時間再次降溫。因此可想而知，我們犯下一個錯誤，就會白白浪費3個月時間。”目前大型強子對撞機的兩個部分沒有達到要求的低溫，因此實驗無法繼續進行。這些部分內控制低溫係統的電子將被轉移到一個區域，該區域能更好地屏蔽粒子，防止它們在碰撞期間從這臺機器中射出。
這個環中的一個部分將像大型強子對撞機運行和輸送光束一樣運轉。通過這種方法，科研組成員能對軟件和硬件進行調試，並獲得周期運行操作的經驗。大型強子對撞機的磁體還必須經歷電試驗。該機器的每個部分大約包含200個電路。每個電路可能由154個磁體或1個磁體構成。研究人員將對它們進行測試，以確定它們處理非常高的電流(高達1.2萬安培)的能力。薩伯恩說：“我們給每個電路供能，確保它能在計劃的電流范圍內正常運行。但是首先我們必須檢查它周圍的保護係統(用來發現可能會出現的熄滅現象)是否能按照預計結果運行。”一些部分的磁體開始加熱時會發生熄滅現象，以便阻止電流通過。工程師已經制成了一個恢復係統，它能在這些現象對磁場產生影響，改變環狀物周圍的粒子方向，並切斷循環光束前發現這些熄滅現象。
這臺機器的制冷器將再用2周時間才能完成，目前沒發現嚴重問題。對這臺機器進行電流測試另外需要兩周時間。在大型強子對撞機第一次“接通”前，質子光束將通過一個被稱作噴射器的粒子加速器達到高能狀態。一旦這臺機器的溫度降低，操作員將把光束發射到主環內，迫使它們通過每一個獨立部分，直到斷開電路。研究人員利用一個定時係統(或稱同步係統)，確保每個部分都能像一個獨立機器一樣運行。大型強子對撞機接通後，它能在5萬億電子伏特的高能下運行。冬季它將被關閉，以便這些磁體能被“訓練的”可以在7萬億電子伏特的高能下處理光束。
