1971年2月,費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家開(kāi)始測(cè)試當(dāng)時(shí)世界上最強(qiáng)大的粒子加速器,即環(huán)形2000億電子伏特質(zhì)子同步加速器。
時(shí)任費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室主任的Bob Wilson表示,他可以在五年內(nèi)用2.5億美元讓它運(yùn)行起來(lái)。但四年過(guò)去了,這臺(tái)粒子加速器還沒(méi)有投入使用,他們遇到了一個(gè)令人困惑的問(wèn)題——對(duì)加速器運(yùn)行至關(guān)重要的磁體不斷失效。為解決這一高科技難題,物理學(xué)家提出了一個(gè)低技術(shù)含量的解決方案,他們找來(lái)了一只名叫費(fèi)利西亞(Felicia)的雪貂。那么,為什么雪貂會(huì)成為拯救粒子加速器的關(guān)鍵呢?
在費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的加速器中,主環(huán)周長(zhǎng)為6公里,它配備了磁體,可以引導(dǎo)粒子束通過(guò)加速器。磁體包含774個(gè)偶極磁體(用于控制粒子束)以及240個(gè)四極磁體(用于聚焦粒子束)。
費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的萬(wàn)億電子伏特加速器
每塊磁體都非常龐大,長(zhǎng)度可達(dá)6米,重近13噸。起初,當(dāng)線圈周圍的玻璃纖維絕緣材料破裂時(shí),只有兩塊磁體失效。不久后,失效的磁體越來(lái)越多。在接下來(lái)的幾個(gè)月里,研究小組更換了350塊磁體。
在1971年6月30日,物理學(xué)家第一次成功地發(fā)射了一束粒子繞著主環(huán)飛行。到了當(dāng)年8月,成功次數(shù)已經(jīng)達(dá)到1萬(wàn)次。但接下來(lái),物理學(xué)家試圖把這些粒子加速到70億電子伏特以上時(shí),磁體卻短路了。
物理學(xué)家終于意識(shí)到原因,金屬片在進(jìn)入真空管時(shí)有部分殘留。當(dāng)磁體被激發(fā)到更高的磁場(chǎng)時(shí),金屬片被拉進(jìn)磁體間隙,它們會(huì)豎立起來(lái)?yè)踝×W邮?,因?yàn)樗鼈兪俏⒋判圆牧稀?/p>
因此,物理學(xué)家需要把金屬片取出來(lái)。但要怎么做呢?
費(fèi)利西亞
為此,人們不得不尋找一種快捷并且廉價(jià)的清理方法。于是,有人想到了雪貂。作為一種喜愛(ài)穴居的動(dòng)物,雪貂會(huì)毫不猶豫地鉆進(jìn)不銹鋼管的內(nèi)部。
很快,野生動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)送來(lái)了一只名為費(fèi)利西亞的雪貂,花費(fèi)35美元。它的體長(zhǎng)只有38厘米,這是野生動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)養(yǎng)過(guò)最小的雪貂。
人們?cè)谫M(fèi)利西亞的脖子上圍了一個(gè)特制的頸圈,用繩子綁住。然后,人們讓這只雪貂拖著一塊被清潔劑泡過(guò)的抹布進(jìn)入粒子加速器中。就這樣,雪貂在粒子加速器的主環(huán)中來(lái)回清理了數(shù)次。
與此同時(shí),工程師制作了一根長(zhǎng)達(dá)700米的專用清理工具。通過(guò)這樣的反復(fù)操作,整個(gè)真空管得以被基本清理干凈,盡管不是非常完美。
不過(guò),清理之后的粒子加速器運(yùn)行得很好,沒(méi)有發(fā)生短路的情況。在接下來(lái)的幾個(gè)月里,研究小組穩(wěn)步提高了能量水平,并在1972年3月1日,使加速器達(dá)到了2000億電子伏特的目標(biāo)能量。
費(fèi)利西亞在加速器的管道中跑了十幾圈之后,就半退休了,大部分時(shí)間都在水貂養(yǎng)殖場(chǎng)當(dāng)寵物。第二年春天的一個(gè)晚上費(fèi)利西亞病倒了,第二天,人們帶它去看了獸醫(yī)。在醫(yī)療護(hù)理下,它短暫地恢復(fù)了健康。但幾天后,費(fèi)利西亞于1972年5月9日去世。尸檢報(bào)告顯示,費(fèi)利西亞的腸道中有一個(gè)破裂的膿腫。
如今,費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室是世界著名的物理學(xué)研究中心之一,擁有多個(gè)粒子加速器。在粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的數(shù)十種基本粒子中,其中有三種是在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室中被發(fā)現(xiàn):1977年發(fā)現(xiàn)的底夸克、1995年發(fā)現(xiàn)的頂夸克和2000年發(fā)現(xiàn)的τ中微子。
根據(jù)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的介紹,該實(shí)驗(yàn)室中的粒子加速器綜合設(shè)施全年24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn),除了幾個(gè)計(jì)劃關(guān)閉的時(shí)間段。當(dāng)加速器的管道需要清理時(shí),對(duì)于較短的部分,物理學(xué)家會(huì)把一塊抹布綁在一根長(zhǎng)棍上,讓它穿過(guò)管道。如果要清理很長(zhǎng)的管道,他們就用著名的的“費(fèi)利西亞方法”——把清潔布綁在繩子上,然后再慢慢穿過(guò)管道。
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