日内瓦地下的计划性停机
在横跨法国与瑞士边境的27公里长隧道内，操作人员正准备让大型强子对撞机 (LHC) 逐步停机，进入一个经过精心规划的长期暂停期。CERN 已经修正了加速器的时间表，使得 LHC 的第3阶段运行 (Run 3) 将持续到2026年7月；届时，该机器及其注入器链将进入第三次长关停期 (LS3)，这是在“高亮度 LHC”时代到来之前，为期数年的安装与改造期。
停机在实践中意味着什么
停机并不是突然断电，而是一系列复杂的计划性准入期、土木工程施工和设备安装，这将改变加速器本身以及坐落在环形隧道上的四个大型实验装置。其目标是让 LHC 准备好以更高的“亮度”（Luminosity，对撞机每秒能提供的碰撞次数的专业术语）运行，以便物理学家能够收集更庞大的罕见现象数据集。CERN 的时间表和项目页面详细列出了从 Run 3 到 LS3 的过渡，以及计划在2030年前后启动的高亮度 LHC 项目。
为十倍数据量而重建
高亮度 LHC (HL-LHC) 并不是单一的新设备，而是一套涵盖磁体、低温学、电力传输和探测器本身的协调升级。其目的是在第4阶段运行 (Run 4) 的生命周期内，将实验可获得的累计亮度提高约十倍，从而实现对希格斯玻色子的精确测量，并寻找目前无法观察到的极其罕见的物理过程。这次安装任务规模宏大且耗时长久：HL-LHC 协作组内的项目通讯描述了 LS3 期间集中开展的工作计划，涵盖了数年的隧道和地面活动。
为什么更高的亮度至关重要
更多的碰撞对于粒子物理学意味着两件事。首先，它提高了测量的精度——例如对希格斯玻色子性质的测量——这可能会揭示与标准模型（Standard Model）的微小偏差，从而指向新物理。其次，它增加了看到产生率极低的极罕见过程或新粒子的机会。HL-LHC 本质上是一个统计引擎：建成它，你就为实验人员提供了深入探索自然法则所需的原材料。
工程师们将在地下开展的工作
LS3 将是一个以工程为主导的阶段。团队将安装并调试新的超导电路和磁体系统，在碰撞点附近安装升级后的内三重态磁体，部署改进的束流探测仪器，并添加诸如“蟹形腔”（crab cavities）等新型硬件，以有效提高碰撞重叠度。探测器协作组将更换或大幅升级敏感的子系统——径迹探测器、量能器和读出电子学——以便它们能在高亮度带来的更强辐射和堆积（pile-up）环境中运行。其中许多活动都需要连续数月占用洞室和隧道基础设施。
后勤与国际分工
由于 LHC 及其实验是国际性的事业，LS3 计划分布在各成员国和合作伙伴机构的实验室及工业界。HL-LHC 组件的生产已经在许多国家展开，而停机窗口期是进行实地组装、运输、安装和测试这些系统的唯一可行时期。时间表中包含了谨慎的余量，以便在机器重新投入运行前验证安装情况，因为超导系统中存储的复杂性和能量几乎不容许任何差错。
静默期间科学研究不会止步
即使在没有束流的情况下，预计科学产出仍将保持活跃。物理学家将分析庞大的 Run 3 数据集，开展测量、交叉验证和搜索工作。软件、重建算法和计算基础设施的升级是停机期内在的一部分：科学界利用这段停歇时间改进分析流程，使用更好的校准数据重新处理数据，并训练新的模型用于本底扣除和异常检测。正如评论人士和 CERN 领导层所指出的，这段间歇期为该领域提供了一个机会，去消化已经收集到的数据，并提炼 HL-LHC 应该回答的问题。
能源、环境与运行
大型加速器是能源密集型设施，CERN 将能源消耗和环境影响作为升级讨论的一部分进行追踪。该机构发布了环境和能源报告，详细列出了年度用电量以及在性能提升的同时遏制能耗增长的目标。即使在没有束流的情况下，机器的某些组件（特别是保持磁体超导状态的低温系统）也会消耗大量电力，因此运行和环境维度已被纳入调度和维护规划中。
成本、政治与对撞机的未来
LS3 和 HL-LHC 是从现有环形隧道中挖掘更多物理成果的务实步骤，但规划者们同时也在勾勒长期的继任者。CERN 及其合作伙伴已经发布了关于拟建的未来环形对撞机 (FCC) 的设计研究，这是一个周长约91公里的环形隧道，将与 LHC 并行或最终取代 LHC。FCC 提议目前处于蓝图阶段，在继续推进之前需要成员国的决策和大量的资本投入。各国如何平衡对 HL-LHC、未来对撞机以及其他研究优先事项的投资，将塑造未来数十年粒子物理学的路线图。
值得关注的动向
在接下来的18个月里，请关注三件事：Run 3 数据采集的完成及随后的论文发表；HL-LHC 项目随着主要部件完成测试和制造而发布的进度报告；以及关于未来大型设施资助决策的政治日程。其中每一项不仅会影响停机的执行方式，还会影响当对撞机重新上线时，科学界选择测量什么。
因此，LHC 的停机既是一项技术挑战，也是一次宁静而深思熟虑的重启。在 2030 年代初重启的机器将拥有不同的特性——它的初衷不再是追求更高的能量，而是以当今仪器只能想象的速率来收集碰撞数据。对于物理学家和工程师来说，停机期是下一代发现正在被逐个面板、逐个磁体地构建出来的时刻；对于公众和政策制定者来说，它提醒人们，大型科学基础设施的时代往往在密集的数据采集期与漫长、艰苦的建设期之间交替。
来源
- CERN (新闻稿和时间表更新)
- 高亮度 LHC (HL-LHC) 项目文档和技术报告
- CMS 实验通讯和状态报告
- ATLAS 实验通讯
- LHCb 实验通讯
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