欧洲核子研究中心是如何工作的

欧洲核子研究中心成立于20世纪50年代。回想一下第二次世界大战当时，欧洲一片混乱，它的科学界也是一片混乱。美国的科学家，包括许多从欧洲挑选出来的科学家，在物理学方面处于领先地位。1949年，法国量子物理学家路易斯·德布罗意提议，欧洲应通过建立一个多国原子物理实验室来重新夺回其科学荣耀。

几年后，欧洲核子研究中心在日内瓦城外成立。12个建国国家包括比利时、丹麦、法国、西德、希腊、意大利、荷兰、挪威、瑞典、瑞士、英国和南斯拉夫。截至2014年1月，包括以色列、波兰和芬兰在内的21个国家是CERN的成员，每个国家在决策机构CERN理事会中都有两个席位，但在此类决定上只有一票。2014年，欧洲核子研究中心总干事罗尔夫·霍伊尔(Rolf Heuer)基本上是领导者。

美国不是成员国，而是成员国观察员国，也就是说，它可以参加会议并获得信息，但不能就CERN事务投票[来源:欧洲核子研究中心］．(说到美国，它出资5.31亿美元建造了几个大型强子对撞机部件。)

欧洲核子研究中心的工作是找出宇宙是如何运转的。没什么大不了的，对吧?科学家们决定，完成这项艰巨任务的最佳方式是建造巨大的机器使亚原子粒子相互撞击．人们希望这些所谓的原子加速器能让研究人员一瞥宇宙刚形成时的情况。因此，欧洲核子研究中心在1957年开始建造它的第一个加速器——同步回旋加速器。欧洲核子研究中心现在在一个横跨瑞士和法国边境的建筑群里运行着几个加速器和一个减速器。实验的费用由成员国分摊[来源:探索，欧洲核子研究中心］．

到2014年，有2400名全职员工和1500名兼职人员在CERN工作，而600多所研究所和大学被允许使用其设施，开始解开各种谜团，比如反物质黑洞，以及发生在瞬间的事件大爆炸．此外，来自113个国家的1万名科学家——占地球上所有粒子物理学家的一半——每年都到CERN进行研究。而且不仅仅是科学家。人们从事各种各样的工作，包括工程师、实验物理学家，甚至是会计。来自成员国的科学家首先获得职位的机会，尽管来自其他国家的资深科学家总是被考虑[来源:探索，欧洲核子研究中心］．

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©丹尼斯Balibouse /路透社/ Corbis

欧洲核子研究中心的核心是世界上最大、最强大的粒子加速器，一个名为大型强子对撞机(LHC)的原子加速器。它是如此之大以至于它有它的自己的文章．)LHC由一个17英里(27公里)长的超导磁环和一系列加速器组成，这些加速器可以像子弹穿过枪一样将高能粒子射入该装置。位于地下328英尺(100米)的对撞机向一个方向发射质子束，而另一束则向相反的方向发射。

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用任何你想用的感叹号。在最高速度下，粒子以光速的99.99999991%粉碎每个粒子[来源:欧洲核子研究中心］．每当质子相互碰撞时，就会产生复杂的其他粒子喷射。许多粒子持续时间不到一秒钟，但却会留下一条亚原子面包屑的踪迹，科学家们可以跟踪。为了追踪这条轨迹，科学家们依靠两个高度复杂的探测器，这让他们能够看到我们宇宙的基本组成部分。

其中一个探测器是ATLAS。这台机器大约148英尺(45米)长，82英尺(25米)高，帮助发现了希格斯玻色子。ATLAS只有巴黎圣母院(是大教堂，不是大学)的一半大，和埃菲尔铁塔(是巴黎的埃菲尔铁塔，不是拉斯维加斯的埃菲尔铁塔)一样重。欧洲核子研究中心的科学家使用ATLAS和其他探测器(ALICE, CMS, LHCb, LHCf)来研究你只在书中读到的东西科幻小说书籍，比如是否存在其他维度;宇宙中有什么样的统一力;如果有证据暗物质．只有ATLAS和CMS两个探测器致力于解开希格斯玻色子之谜。大型强子对撞机的所有实验都是独特的，并由一个全球科学家合作团队运行[来源:阿特拉斯，欧洲核子研究中心］．

以接近光速的速度将粒子粉碎在一起是一回事;解释这些碰撞的数据是另一回事。粒子在大型强子对撞机中以每秒近6亿次的速度碰撞[来源:酒井]。碰撞产生的信息可以大量地告诉我们原子的内部工作方式以及使原子聚集在一起的力，但我们肯定无法记录探测器的所有信息。如果欧洲核子研究中心这样做了，例如，ATLAS每秒就能填满10万张cd。相反，像其他探测器一样，ATLAS只能记录“少量”信息，大约足够每分钟放27张cd[来源:阿特拉斯］．

虽然这个数字只是可用信息的一部分，但它仍然是一个压倒性的数量。探测器将它们发现的东西传送到欧洲核子研究中心数据中心，那里的技术人员和研究人员使用计算机数字化重建每次碰撞。在重建过程中，科学家们将他们关于粒子行为的理论付诸实践。他们比较了计算机模拟的碰撞和实际的碰撞。两者之间的差距可能意味着新的科学，一些一直无法解释的东西[来源:酒井]。

每天，数据中心要处理1拍字节的信息。需要223,000张dvd才能在一拍字节内储存所有信息[来源:麦肯纳］．让事情变得更困难的是，科学家们每年要研究30pb，这使得新科学很难找到[来源:欧洲核子研究中心，麦肯纳］．

考虑到这些惊人的数据，欧洲核子研究中心的数据中心无法单独处理这些数据。相反，科学家们依靠的是地球上最大的计算网络——全球大型强子对撞机计算网格，该网络由40个国家的170个计算机中心组成。该网格被吹捧为“迄今为止为科学建立的最复杂的数据采集和分析系统”。它每天运行200多万个工作，每秒可以从服务器传输10gb的数据。如果没有栅格，希格斯玻色子可能就不会被发现[来源:WLCG］．

至于爱因斯坦，如果他知道欧洲核子研究中心正在发生的事情，也就是说，如果他的朋友们没有在1955年把他的骨灰撒在特拉华河上，他会在坟墓里摇晃。