
1971年2月,在当时世界上最大的实验设备Tevatron的测试开始
于美国国家加速器实验室 (NAL),现在称为Fermilab。 它是一个长6.3公里的地下环,其中的质子和反质子必须加速到接近光速的速度。
赌注很高。 NAL总监鲍勃·威尔逊(Bob Wilson)已承诺美国能源部将在5年内推出tevatron。 该项目耗资2.5亿美元启动后的四年,物理学家面临着一个无法理解的问题:加速粒子的磁体已经破裂成0.2 GeV的爆发力。 但是,为了解决这一高科技问题,提出了一种优雅的低技术解决方案-雪貂,名为Felicia。
Tevatron如何运作
直到2011年一直服务于科学的
Tevatron是一连串的加速器。 起初,氢分子通过两个线性加速器被驱动,在那里被离子化,达到400 MeV,提供电子并变成质子1。
质子被发送到增压同步加速器。 在那里,他们获得了8 GeV的能量,然后又掉入了另一个辅助加速器(所谓的主喷射器)中,从而使他们的能量达到120 GeV或150 GeV。 立即将能量为150 GeV的质子凝块注入到半径为一公里的主环中,该环被普通和超导磁体包围。 在那里,它们加速到980 GeV,并获得了99.89%的光速。
约120 GeV质子轰击镍靶并产生反质子。 他们聚集在一个单独的环中,然后掉入主环中,在那里它们也加速到了980 GeV,因此,在电子反辐射器中形成了约2 TeV的碰撞能。 该记录在大型强子对撞机的建造之前保存了近四分之一世纪。
第一次测试
tevatron的建造,1969年。1971年,Tevatron看上去与众不同:没有主喷射器和主同步加速器,只有直径为4英里的加速器环。 它装有774个控制粒子束的偶极磁体和240个聚焦束的四极磁体²。
这些不是冰箱磁铁:每个磁铁长20英尺,重近13吨。 在最初的测试中,两个磁体损坏了线圈的玻璃纤维绝缘。 然后开始每天重复几次,几个月后研究人员不得不更换350个磁铁。
尽管如此,在1971年6月30日,物理学家还是设法在整个环中进行了定向的粒子流。 到了八月,他们设法绕行了约10,000次。 但是,当他们试图将粒子加速到7 MeV以上时,磁铁就关闭了。
研制出偶极磁体的物理学家山田龙司终于了解了原因:真空管中有金属粉尘。 他写道:“当磁体产生强磁场时,金属碎片会掉入磁体的缝隙中并停止流动,因为它们是弱磁性材料。” 很明显,您需要删除所有多余的片段,但是如何删除?
英国工程师的解决方案
Felicia从一条300英尺长的真空管中冒出来。为了寻找“可以省钱的解决方案和想法”,NAL邀请了英国工程师Robert Sheldon。 他建议普通的雪貂可以像兔子洞一样穿过真空管来完成这项工作。 费米实验室(Fermilab)的前研究主管弗兰克·贝克³(FrankBeck³)写道:“雪貂曾被用于狩猎约克郡的部分地区,“即使走到未知的地方很长一段路,雪貂也很容易穿过管道。”
明尼苏达州一家毛皮农场的特快专递将科学家发现的最小的雪貂送给了科学家。 Felicia长15英寸,脸上有褐色斑点的棕色皮毛,售价35美元。
科学家停下了加速器,在Felicia的脖子和后腿上系上安全带,并附上拉刀。 动物通过管道后,他们想用清洁剂拉伸轴。
但是费利西亚立刻意识到这里没有兔子的气味,因此拒绝爬入真空管的主环。 也许她被四英里长的狭窄,不发光的金属环吓到了。
一名技术人员在1970年左右检查了正在建造的200 MeV巨型同步子中控制真空系统的设备。
美国人没有放弃。 他们将叛逆的雪貂转移到实验室,在那里训练她的雪貂穿过仍在建设中的测试设施的管道。 “她被教导要沿着长长的隧道奔跑,直到她准备尝试计划在夹层实验室中制造真空管的300英尺长的区域之一,”Time⁴写道。
根据贝克的说法,首次跑步后,费利西亚看上去有些疲倦和尴尬,但完全健康。 她伸出整个线程。 按计划,工人将滚筒拉过管子。 他出来时满是灰尘。
不久,媒体就报道了勇敢的费利西亚。 在她成功参加了七场比赛之后,《时代》记者问她是否需要一名助手。 一位不知名的官员回答:“如果费利西亚怀孕,她可能会被卡在试管中。”
根据费米拉伯(Fermilab)的档案保管员和历史学家瓦莱丽·希金斯(Valerie Higgins)的说法,费利西亚没有危险。 “她跑过的路段正在建设中,因此不会有压力。 她说,至于卡住或令人窒息,人们可以依靠雪貂的自然本能,而他们不会爬过一条狭窄的隧道。
NAL员工热爱Felicia,喂了她的鸡,肝,鱼头和她最喜欢的菜-生汉堡。 一些员工甚至将Felicia带回家过夜。
实验结束
Felicia在介子实验室检查打开的真空管。同时,工程师汉斯·考基(Hans Kaucki)在主环上创建了一个磁性雪貂来处理碎片。 他将一打Mylar圆盘,一根700米长的柔性不锈钢电缆和一根吸引金属的永久磁铁固定在一根不锈钢棒上。 然后,他使用压缩空气将其发明通过了主环的一部分。 山田写道:“通过十二次手术,我们就可以绕开整个环。” “因此,我们可以清洁整个真空管,尽管不是完美的。”
但是它工作得很好,因为在接下来的几个月中,团队一直在稳定地增加能量,并且系统中没有单个电路。 1972年3月1日,科学家将加速器加速至200 MeV。
在夹层实验室的管道中打了十二打之后,对于费利西亚来说,夹层实验室的加入时间过长,于是她退休了。 她大部分时间都在养宠物。
第二年春天,FALICIA在NAL官员Charles Cruz的家中患病。 她被送往兽医,但在1972年5月9日,她因肠道脓肿破裂而死亡。
死后
在The Village Crier发行的the告中,有记载说,计划从Felicia制作稻草人,以提醒NAL发展的早期阶段。
费利西亚的肖像如果费利西亚(Felicia)被打滑,那么对此一无所知。 希金斯说:“我没有找到任何证据,也没有人记得这曾经发生过。”希金斯正在寻找与费利西亚合作的人,或者可以了解更多有关她死后命运的信息。 las,这些事件的目击者幸存下来很少。
与费米实验室相关的大部分历史文物都在希金斯的管理下存储。 但是,费利西亚有没有机会仍然藏在架子深处?
瓦莱丽说:“这不太可能,”如果我找到她,我会很高兴,但是现在金库中几乎没有任何地方很长一段时间都没有人调查过。”
如今,费米实验室已成为17个国家实验室之一,并已安装了多个粒子加速器。 在宇宙标准模型中的13个已知的亚原子粒子中,有六个夸克,六个轻子和希格斯玻色子,其中三个被发现:1977年的b夸克,1995年的t夸克和2000年的tau中微子。
根据费米实验室的代表安德里亚·萨尔斯(Andrea Salles)的说法,该加速器综合设施全天候运行,除了几个维护周期。 此时,管道也正在清洁。 对于短段,加速器操作员使用带有碎布的长棍棒。 如果这是一条长隧道,他们将使用Felicia测试的方法:“他们通常使用将清洁辊拉到上面的绳索。”
聚苯乙烯
¹。
正面碰撞:基本巨人²。
主环时间:费米实验室最黑暗,最有趣的日子³。
费米实验室的五十年历史⁴。
档案费米实验室⁵。
费米实验室的主要发现