高亮度 LHC 測試臺安裝分離重組偶極磁體時的視圖。金屬線是低溫管線，將提供冷卻超導磁體所需的超流氦，其上方是超導電力傳輸線。(圖片：CERN)

近日，位于瑞士日內瓦附近的歐洲核子研究中心(CERN)的高亮度大型強子對撞機(HL-LHC)項目迎來了關鍵一步。HL-LHC作為大型強子對撞機(LHC)的重大升級，其核心技術之一便是用于在碰撞點之前引導和聚焦光束的磁鐵。繼9月份電源系統成功安裝后，兩個磁體組件也于近日順利安裝完畢，并將首先在CERN的IT String測試臺上進行測試。

IT String測試設施位于地面建筑內，是安裝在ATLAS和CMS實驗兩側的機器部分的精確復制品。據IT String項目負責人Marta Bajko介紹，該測試臺的目的是全面檢查這些磁鐵與供電系統、創新的低溫冷卻、保護以及對準系統的整體行為，并測試安裝程序。

隨著兩臺磁鐵組件的抵達，高亮度大型強子對撞機測試設施的安裝仍在繼續。第一個組件由CERN制造的超導四極磁體和校正磁體組成。其中，四極磁體作為內部三重磁體之一，可將粒子擠壓得更緊密，從而增加加速器的亮度。新一代的四極磁體由超導體鈮錫制成，而非LHC當前磁體使用的鈮鈦。這些新磁體能夠產生11.3特斯拉的更強磁場，遠超之前的8.6特斯拉，從而更好地聚焦光束。

負責大型強子對撞機超導磁體建造的Susana Izquierdo Bermúdez表示：“開發能夠產生超強磁場的磁體是未來加速器面臨的主要挑戰之一。首次在HL-LHC中使用帶有鈮錫線圈的四極磁體標志著一個重要的里程碑。”

此外，該四極磁體的低溫恒溫器還包含一個由CERN與西班牙CIEMAT和CDTI合作制造的校正磁體。該校正磁體具有新穎的機械結構，可通過產生高達4.1特斯拉的磁場來校正粒子束的軌跡。

安裝在測試臺上的第二個低溫恒溫器則包含一個偶極磁鐵，也稱為分離和重組磁鐵。該磁鐵負責引導實驗兩側的光束，使它們碰撞后分離。與LHC中的偶極磁鐵相同，該磁鐵由鈮鈦制成，可產生5.6特斯拉的磁場。它是在日本KEK制造和測試的。

據悉，2025年初，兩臺在美國制造的四極磁體組件將運抵試驗臺，并計劃于今年夏天完成全部組裝。接下來，項目團隊將進行質量測試，并在年底前將磁鐵低溫冷卻至1.9K。2026年將是關鍵的一年，因為整個系統將在與隧道條件相當的條件下進行測試，以確保HL-LHC項目的順利推進。