据IT之家11月12日报道,欧洲核子研究中心(CERN)在10月28日发布的博文中宣布,为高亮度大型强子对撞机升级项目制造的8台新型四极磁体已全部通过测试,具备隧道安装条件。另有2台备用磁体进入最后准备阶段。通过测试并不意味着升级实验已经启动,相关实验仍计划于2030年后开展。

这次升级中的“高亮度”,指的是增加粒子碰撞的数量,而不是让设备更明亮。新磁体的作用类似“聚焦透镜”,将粒子束压得更紧,增加迎面而来的粒子发生碰撞的机会,为科学家捕捉罕见粒子或物理现象创造更多机会。

据报道,这批磁体采用铌锡(Nb₃Sn)超导材料,磁性长度达7.2米,是迄今建成的最长加速器级铌锡磁体。其标称峰值磁场为11.3特斯拉,高于现有铌钛四极磁体的8.6特斯拉;配合150毫米的大孔径,可实现更强的束流聚焦。这里的“特斯拉”是磁感应强度的单位,11.3特斯拉约为常见3特斯拉医用磁共振设备磁场的3.8倍。

制造难点之一在于,铌锡超导材料形成后十分脆,难以直接弯曲绕制。研究人员因此采用“先绕制、后反应”的工艺:先将长760米的电缆绕成线圈,再在惰性气氛中分阶段加热,最高温度约650摄氏度,历时数天形成超导材料,最后用环氧树脂浸渍并固化加固。

制造过程也对精度提出了很高要求。报道提到,团队累计生产250个线圈,其中25个因人为失误或工艺问题未能达标;一颗夹在部件之间的金属微粒,也曾因疑似影响性能而导致线圈被弃用。CERN将此次8台磁体全部通过测试,视为铌锡超导磁体技术三十余年研发工作的收官节点,接下来这批磁体将用于高亮度大型强子对撞机项目。

原始来源:11.3 特斯拉:约 7.2 米新型超导磁体通过关键测试,磁场强度约为医用磁共振设备的 3.8 倍