欧洲核子研究中心回忆:还有一次,黄鼠狼摧毁了离子对撞机……
今年夏天,大型强子对撞机的所在地发生了很多事情。
一种新粒子被发现了。ICARUS是一个60英尺长的探测器,用来寻找一种难以捉摸的(可能不存在的)粒子,经过六周的航行,它被运送到芝加哥以外的费米佳博体育的新家。黄鼠狼又咬断了电线!-使离子对撞机脱机。
威廉玛丽学院的一群学生都在场:18岁的凯文·纳尔逊、20岁的悉尼·奥斯特罗姆、19岁的德文·摩尔,以及该校物理系的研究生劳伦·列吉。这个小组今年夏天在欧洲核子研究中心工作和学习。欧洲核子研究中心是欧洲高能物理机构,因发现希格斯玻色子而闻名。
凯文·尼尔森作为密歇根大学本科生研究经历项目(REU)的参与者在欧洲核子研究中心工作。其他人陪同威廉与玛丽物理学教授杰夫·纳尔逊前往欧洲核子研究中心。欧洲核子研究中心的小组是威廉和玛丽大型多国合作小组的一部分,该小组致力于长基线中微子设施/深地下中微子实验(LBNF-DUNE)。
LBNF-DUNE合作项目的其他William & 玛丽成员,在美国从事这项实验,包括Michael Kordosky和Patricia Vahle,他们都是物理学副教授,博士后Alex Radovic和Edgar Valencia,研究生Luis Zazueta Reyes,刚毕业的Ciaren Buteux ' 16和Will Henninger,物理系机械车间主任。
对于欧洲核子研究中心的学生来说,这一天的时间被分为讲座和各种项目的工作,包括用于LBNF-DUNE的中微子探测器的原型,该探测器计划于2026年上线。
奥斯特罗姆说:“每天9点15分开始,我们参加欧洲核子研究中心举办的一些暑期学生讲座。“这些讲座都是关于高能、粒子、核的不同方面或理论,或者是在欧洲核子研究中心发生的任何一种物理学。”
在欧洲核子研究中心的自助餐厅吃完午饭后,该开始工作了。它们的原型将影响DUNE实际安装仪器的设计和构造。它将接收来自费米佳博体育的一束中微子,穿过地球800英里到达南达科他州地表下深处的DUNE地点。
科尔多斯基解释说,这个实验的目的是测量中微子的一个值。中微子是由多种来源产生的可变形粒子,科学家们相信,了解中微子的行为有助于回答许多长期存在的科学基本问题。(参见“中微子……以及我们为什么在威廉和玛丽研究中微子”。)
学生们正在研究远端探测器的原型,这个中微子捕捉装置将被组装在南达科他州DUNE设施的地下。摩尔解释说,该团队正在研究远程探测器原型的一部分,称为场笼模块。实际施工被搁置了几个星期,因为团队在等待零件的到来。
摩尔在7月18日从欧洲核子研究中心发来的一封电子邮件中写道:“今天我们开始收到建造它的零件。”“我们将从组装各种模块开始,然后连接并测试其上的电子元件。我们将协助这一过程,但一旦我们回到美国,它将继续进行。”
即使原型机的实际建造因零件的等待而推迟,欧洲核子研究中心的学生们也没有闲着。他们被迫投入服务,跟踪难以捉摸的原型探测器部件的进展,并为探测器的建设分配其他重要和必要的任务,这将依赖于氩气冷却并凝结成液体形式。
奥斯特罗姆解释说:“当我们没有跟踪板条箱或联系包装公司时,我们基本上是在不同的设备上进行测试,以确保它们在实际安装时能够正常工作。”“例如,我们已经在双相检测器上进行了大量测试,以检查焊接中没有可能导致气体泄漏的洞。”
凯文·尼尔森也参与了ICARUS项目。另一个液体氩气中微子探测器ICARUS在意大利物理佳博体育开始了它的实验生活后,被送到欧洲核子研究中心进行翻新。这台探测器横跨大西洋被运到费米佳博体育,物理学家希望它能解开“惰性中微子”的谜团,这是一种备受争议的粒子,它的存在与否将使科学家们更加自信地沿着高能物理学的一条道路前进。纳尔逊及时赶到,向伊卡洛斯挥手告别,并接受了一项与这次旅行有关的重要任务。
“在我到欧洲核子研究中心的第一天,我们就把ICARUS运到了芝加哥,”他说,并解释说,探测器配备了加速计,以跟踪仪器在长途航行中受到的碰撞和推挤。
他解释说:“我的工作是编写代码,从数据集中删除加速度计本身而不是ICARUS探测器碰撞时产生的‘假’信号。”“当我们从传感器读取数据时,我们将一根电缆插入传感器,有效地撞击传感器而不是探测器。许多所谓的‘假’信号需要一些复杂的信号处理来分析、区分并从数据集中删除。”
学生们充分意识到自己是社区和文化的一部分,这是CERN体验的一部分。作为一名即将升入大二的学生,奥斯特罗姆表示自己特别幸运,能够参加通常只有高年级学生和研究生才能参加的暑期体验活动。
“我们在这里的第一周,7月4日,是希格斯玻色子发现的五周年纪念日,它是在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机探测器上发现的!她说。“我还记得2012年夏天我刚上高一的时候,我爸爸告诉了我这个发现,因为他知道我对科学很感兴趣。意识到我是在第一次宣布这一发现的礼堂里听讲座,这真是太酷了。”
她补充说,作为欧洲核子研究中心大家庭的一名正式成员,即使是暂时的,也有一定的好处,包括第一批听说大型强子对撞机的“美丽实验”发现了一种新粒子,一种由两个粲夸克和一个上夸克组成的重子。
奥斯特罗姆补充说:“从电子邮件中得知这个消息,似乎让我们三个人对在这里工作至少感到了一点兴奋。”摩尔表示赞同,称这一宣布“可能是我们在这里期间发生的最令人兴奋的事情”。
纳尔逊有机会见到一对夫妇,他们通常被认为是欧洲核子研究中心传统和历史的活生生的化身。
“到目前为止,我夏天最酷的时刻是在从欧洲核子研究中心到日内瓦的有轨电车上遇到玛丽亚和朱塞佩·菲德卡罗。玛丽亚和朱塞佩从欧洲核子研究中心成立之初就一直在工作,直到今天他们仍然在工作,”尼尔森说。
他解释说,他的一些朋友在参观同步回旋加速器设施时认出了Fidecaros夫妇,这对夫妇60年前开始在欧洲核子研究中心工作。
纳尔逊说:“他们都是很好的人,看到新一代物理学家如此热衷于在欧洲核子研究中心工作,他们显然很兴奋。”“他们几乎每天都在欧洲核子研究中心的自助餐厅吃午餐,所以据说,如果你没有遇到他们,你就不算在欧洲核子研究中心工作。”