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5 竞争正式拉开帷幕（第1页）

5竞争正式拉开帷幕

圭多的魔力触碰

塞西紧凑渺子线圈控制室，2010年3月30日上午8点54分

电梯下降到洞穴，奶牛在前面的草地上吃草。他们似乎对紧凑渺子线圈站点（也就是P5）的躁动完全无动于衷。欧洲核子研究组织的白色吉普车和周边地区居民的私家车来来往往好几周了，预示着一件重要的事情即将发生。所有的专家都是全天八小时轮班工作。

控制室里非常紧张。每个人都还记得2009年11月23日发生的事情。就在这一天，大型强子对撞机在解决完前一年的故障后重新开始运行，产生了第一次900GeV的碰撞。由于一系列的不便，紧凑渺子线圈无法立即生成那些彩色的数字照片，这些照片可以展示质子之间碰撞的图形。

其他所有实验都比我们做得好，尤其是超环面仪器项目的同事们，他们第一个记录了碰撞的照片，他们的图像刊登在世界各地的报纸和电视新闻上。紧凑渺子线圈项目的工作人员花了好几周的时间为这个工作做准备，他们感到非常沮丧。事情本身并不严重，但这次事件再次强调了，超环面仪器是班里的第一名，而紧凑渺子线圈永远是第二名。这是我们每个人都无法接受的。我们对自己说：再也不要这样了。既然实验已经真正开始了，那就不应该有丝毫延迟。我们必须是第一个宣布高能量碰撞的项目，而且要第一个将带有我们Logo的图像清晰可见地呈现在全世界面前。

经过前一年的多次检修，这台机器已经恢复正常工作，目前一切都在按计划进行。但关键时刻还没有到来。预计将在今天早上进行7TeV首次对撞，这是大型强子对撞机在2010年预计尝试的强度。每个环节都检查了无数遍。我们已经对每一个程序进行了模拟和测试，已经准备好面对任何不便。控制室里有各种探测器的顶尖专家和顶尖的软件程序员。他们都很年轻，周围有一群来自五大洲的男孩和女孩，在做最后的安排时，他们都很严肃。

意想不到的事发生了：大型强子对撞机失败了。尝试运行时，粒子束弄丢了。过了一秒钟，同样的事情发生了。我们所有人都看到，之前大型强子对撞机项目成员在晚上进行测试时，没有任何问题。他们曾试图制造碰撞，以确保一切都在控制之下，一切都进行得很顺利。他们成功了好几次。我们都同意对夜间的尝试保持沉默，因为按照规定，正式的碰撞要在早晨进行。记者们被告知9点开始，欧洲核子研究组织想要在他们面前重启这台机器，以消除与2008年事故有关的最后阴影，但现在大型强子对撞机似乎无意服从操作人员的命令。已经是中午了，经过三个小时的努力，还是无济于事。在控制室里，紧张情绪逐渐强烈。已经有第一批记者开始写下这样的主题：“这对大型强子对撞机来说本应是伟大的一天；相反，在2008年就遭受了重大故障的加速器，它当时并不知道自己还能在7TeV下正常运行。”我看到了周围人恐惧的眼神。为了缓解紧张，我做了一些完全不同寻常的事情。当大型强子对撞机准备进行一次新的对撞尝试时，我走近显示光束状态的监视器，迷信地伸出双手，用意大利语大声喊道：“现在够了！让我们试着让这台加速器工作吧。”

意大利人的笑声立刻爆发了，当发言人的话被翻译出来后，其他人也发出了爆笑，最好笑的是发言人还把手放在显示器上挥动。有人用手机拍下了我的这个姿势，这张照片的标题是：“圭多的魔力触碰。”让所有人惊讶的是，当我把手放在显示器上的时候，这个尝试成功了：第一次7TeV的碰撞发生在我们的眼前，我们第一个向世界宣布，发送了我们美妙的图像。

控制室里全是欢呼的叫喊声，热情的叫喊声。当每个人都围着我的时候，欧洲粒子物理研究所的摄影师拍下了这群热情的年轻人的照片：他们的手在天空中，他们的眼睛闪闪发光，一个穿着西装打着领带的男人在中间比他们年长很多。这张照片会在世界各地流传开来，并将永远留在我最美好的记忆中。

作为发言人的生活

2008年的事故发生两个月后，欧洲核子研究组织的新管理层上台。传统上，职位是轮转的，所以在一个英国人、一个意大利人和一个法国人之后，这次轮到一个德国人了。代表该组织20个成员国的欧洲核子研究组织委员会选择了罗尔夫·霍伊尔。是的，他本人，在紧凑渺子线圈诞生之初担任审核员的德国物理学家。罗尔夫选择了塞尔吉奥·贝托鲁奇担任研究室主任。贝托鲁奇是意大利物理学家，长期担任弗拉斯卡蒂国家核物理研究院的主任，我从在拉斯佩齐亚上高中起就和他是朋友。后来我们走上了不同的道路，但我对塞尔吉奥一直保持着一种自然的理解，和他不需要太多的言语。你只需一瞥就能理解对方，就像老水手一样，时隔多年，他们偶然发现自己能够从上次谈话停止的地方重新拾起谈话的线索。

在上任之前，罗尔夫和塞尔吉奥经历了大型强子对撞机的灾难。没有比这更痛苦的开始了。他们的责任是修复故障，找到重启这台大机器的解决方案，最重要的是要小心，不要冒太多的风险。林恩·埃文斯也结束了他的任期，必须找到一个人让大型强子对撞机重新运转起来。史蒂夫·迈尔斯被选中了。

史蒂夫是爱尔兰人，在内战最艰难的岁月，他在贝尔法斯特度过了童年。没有什么能把他吓倒。他与卡罗·鲁比亚之间的一场史诗级冲突（当时鲁比亚已经是诺贝尔奖得主和欧洲核子研究组织主任）一直留在史册之中。在一次争吵中，卡洛威胁说要解雇他，他大声尖叫着走近史蒂夫坐的座位，而史蒂夫又矮又小。就在这时，史蒂夫一点也不害怕，站在了暴怒的卡罗面前，只是用一种不羁的眼神盯着他的眼睛。鲁比亚奇迹般平静下来了。在我们的环境中，很少有人能在这样的对抗中幸存下来，但是史蒂夫是一个非常特别的人。在所有人似乎都迷茫的时候，真的需要他带领我们重新启程。需要他的决心来恢复失望又害怕的团队，修理机器，然后重新开始。史蒂夫做到了。

数百名技术人员和工程师经过数月的疯狂工作，才挽救了大型强子对撞机黑色星期五的灾难。更换了53个偶极子，安装了数百个新的安全阀，对磁铁之间的连接进行了数千次测量。总成本超过了2500万法郎，但之后一切都很顺利。2009年11月21日，大型强子对撞机再次启动，束流很快就畅通了。两天后，发生了第一次900GeV的碰撞，一周后，2。36TeV的质子在质心发生碰撞。大型强子对撞机已经成为世界上最强大的加速器。

2008年的打击对超环面仪器和紧凑渺子线圈两个项目来说也是巨大的。我们度过了非常困难的几个月，失望和沮丧似乎占了上风。接着是骄傲、清醒、理智的反应。正如拓荒者时代一样，经历了一些疯狂。在卷起袖子的许多人眼中，你可以清楚地看到：“我们会尽力而为。我们已经克服了许多挑战来打造这些技术瑰宝，我们也将赢得胜利。”事情开始变得严肃起来。

现在我和法比奥拉是这两个实验的领头人。我们是在2009年以我们组织特有的独特机制当选的。发言人的任期为指定年限。在紧凑渺子线圈的任期是固定的，两年整。在超环面仪器，有可能再次当选，并继续掌管项目，任期可长达四年。在数千名合作组织成员进行讨论之后，参与实验的所有实验室和大学的代表大约150人参与了投票。在任期内，发言人对这些决定负有全部责任，并在国际科学界面前代表整个实验项目。发言人的主要任务就是确保产生最好的结果。为了做到这一点，他必须组织工作，使一切顺利进行：探测器的功能和数据采集；重建软件和计算；物理分析和文章的发表。他有强大的行政权力，因为他决定优先事项，选择集中资源的地方，任命领导各种活动的人。他不能与公司的首席执行官或政治领袖相比，因为他对他协调的研究人员没有直接权力。这种合作由自由的先生和女士组成，他们的事业和薪水不依赖于他。

超环面仪器和紧凑渺子线圈是规模巨大的合作项目：每一个项目都有超过3000名成员，分布在各大洲的40个国家。你怎么能在没有胡萝卜加大棒[22]——没有加薪，也没有罚款的情况下，管理这么多人？我们的组织让做决策的专业人士感到恐惧，因为它就像一个行进中的乌托邦，似乎处于有组织的无政府状态。

任何一个在不可能的边缘冒险的人都因他有一种叛逆的精神。你选择基础物理学不是因为你喜欢发号施令。做这件事的人都是被炽热的**所驱使。他接受挑战，愿意牺牲周末和夜晚来了解希格斯玻色子是否真的存在，或者研究我们是否生活在一个多维的世界。领导这样一个积极的、经过精心挑选的群体很容易。发言人的角色类似于一个大型管弦乐队的指挥。在这个领域，管弦乐演奏家们对所有的乐谱都了如指掌，很多人也知道如何指挥。乐队会选择他们中的一个管弦乐演奏家在几个季节里担任指挥。他们知道他的风格和他诠释音乐的方式，他们接受他的指导。只要在每一次执行中，他继续表现出能力和严谨，并在该领域赢得他们的尊重。像紧凑渺子线圈这样的复杂组织并不是基于权威原则运行的。科学的过程需要思想的传播和猛烈的批评；自由的人滋养着项目，这些人被鼓励提出原创的观点和反潮流的想法。

发言人的生活当然不是单调的。日常工作占将近50%，包括主管会议、财务和行政报告，以及协调与研究机构的关系等，但总是有大量极其有趣的工作：关于策略的讨论、有待验证或拒绝的物理结果、新的分析工具或有待追求的新想法。最后，还有危机或紧急情况。

探测器是科技的奇迹，也是极其复杂的仪器。一点小事就足以造成无法挽回的灾难。所以你碰巧在2点醒来，因为在P5站点有水从磁铁上流下来。机构运转起来，发言人和技术协调员要坐在前排。我们戴上头盔，亲自到山洞里去检查。结果是800个愚蠢的冷却管接头中的一个已经开始泄漏了。然后，当你溜进像迷宫一样的探测器，去接近一个阀门并关闭泄漏的电路时，你试着去控制恐惧。谁告诉我们水并不会损坏μ子室？我们发现的那些被水淹没的电缆和电子设备会怎么样呢？然后，在接下来的几周内，随着损坏的修复，他们试图找出故障的原因。所有可能的测试都完成了，结果发现，连接件有一部分随着时间的推移，腐蚀并变形了。然后我们确认风险太高，连接器必须全部更换。我们拟订工作计划，寻找新的、更有力的工作计划，并改变优先事项，因为替换工作将花费我们80万法郎，我们本计划这些钱用于其他预防工作。

另一个紧急情况是，一名技术人员警示我们，他在桥式起重机上做了一个错误的操作，他担心损坏了真空管。这发生在他把小角度量热计放回原位的时候，相对于紧凑渺子线圈的身体，它只是一个玩具，但仍然是一个20t重的物体。这只小动物抚摸着大型强子对撞机的束流管，这是整个仪器中最脆弱的东西，是一根保存在高真空下的超薄铝铍管。哪怕是最轻微的裂缝都可能导致它爆裂，这对我们和整个加速器来说都将是一场灾难。这会对紧凑渺子线圈造成无法弥补的损坏，整个大型强子对撞机项目也会延迟数月。最终，在检查了几周之后，你会松一口气。顺便说一句，这会再次证明我们自建造以来所采用的不同寻常的方法多么有效。任何人一旦犯了错误就立即提出警示，不会受到惩罚，而是得到奖励。这听起来可能很奇怪，但仔细想想，这是有道理的。每个人都会犯错误。如果因为害怕受到惩罚而让他们沉默，他们可能会变成隐藏在如此复杂装置中的定时炸弹。最好是公开地面对错误，并尝试立即补救，赞扬那些提出警示并为错误承担责任的人。

萨科齐，环法自行车赛和“疯狂的想法”

2010年3月，大型强子对撞机开始产生7TeV的对撞。这个事实立即激发起人们的热情。我们等待数据的时间太长了，以至于我们已经忘记了作为第一个观察新世界的人的激动，在那里，惊喜可能就藏在角落里。对于那些已经经历了所有建设阶段、完全沉浸在项目里的老员工来说，他们已经有好几年没有进行最后的分析了。对年轻人来说，这是一种全新的体验：他们把自己投入全新重建的数据中，就像一群来自亚马孙的食人鱼一样贪婪。数据会在几天内被分析、消化，并像袜子一样被翻个底朝天。这些年轻人的结果演示是一种节目：在几周内，所有标准模型的粒子都被重新发现。

这项活动是新物理研究的基础。如果不先证明我们可以重新发现所有已知的粒子，就没有人会相信我们已经发现了Susy或希格斯玻色子。做得好、做得快意味着获得实质性的优势。首先，因为新探测器必须仔细校准。以管弦乐队为例，我们从演奏所有已知的音乐开始，以确保我们的乐器是合拍的。只有在经过非常细致和耐心的操作之后，我们才准备好奏响一段新的乐章。

我们也应该记住，标准模型是我们寻找新动物藏身的灌木丛。每一个新粒子，如果它出现在我们的数据中，都会以信号的形式出现，这些信号会被混淆，与已知过程产生的信号非常相似。科学家必须非常精确地对它们进行研究，并予以严格的量化，以确保捕捉到任何反常现象，任何可能被证明是具有决定性的事件。年长的波斯诗人对年轻学徒说的话对我们仍然有效：“如果你想成为一名诗人，你首先必须记住迄今为止写的所有诗歌……然后你就得把它们全都忘掉。”

2010年最重要的事件是在巴黎举行的高能物理会议。将有来自世界各地的数百位物理学家等待我们的结果。他们是第一批可以观看大型强子对撞机展示的人，我和法比奥拉将为大家展示。

这是2010年7月26日，巴黎闪耀着光和色彩。昨天，环法自行车赛结束了，我抽出时间关掉电脑，沿着塞纳河拥挤的河岸跑去，看着康塔多和他的同伴飞速驶向香榭丽舍大街。当会议开始时，真让人眼前一亮。我习惯了和成百上千人说话，但位于迈洛门的国会大厦大厅总共安排了1750个座位，这让人产生某种恐惧。

会议在不同寻常的发言中开始了。在我们前面，法国总统尼古拉·萨科齐发言。就在演讲开始之前，有人将我们引荐给总统，我没从我们之间的寒暄中感到愉悦，但我一如既往地控制着自己的肢体语言。我很惊讶地发现一个没有安全感的人用傲慢的举止和明显傲慢的态度来掩盖自己的弱点。我不喜欢他，但他的演讲很重要。他谈到了欧洲在研究中的作用，也说了一些我想从各国政府那里听到的话：在危机时期减少研究投资是疯狂的，欧洲必须保持并扩大其在高能物理领域的领导地位。

法比奥拉和我说话的时候，房间里一片寂静。我们展示的结果令人印象深刻：大型强子对撞机项目才刚刚起步，几个月前才开始工作，但这两个实验表明我们已经掌握了所有决定性的因素。我们展示了W玻色子和Z玻色子的图表和测量值，展示了第一个顶级候选者，讨论了我们对7TeV现象研究的第一个结果。没有人怀疑超环面仪器和紧凑渺子线圈已经准备好了。当我走下舞台，回答完问题后，我很满意。完成了。法比奥拉和我都通过了测试，我们知道我们达到了目标，但是我们的好心情不会持续太久。

当兆电子伏特加速器项目的同事们发言时，我立刻明白发生了什么。我没有快乐的理由。在过去的一年里，美国的加速器运行完美，系统地提高了效率和亮度。这些实验加大了寻找希格斯粒子的力度。他们已经能够分析其他看起来有希望的衰减模式，并将他们的结果以一种系统的方式组合在一起。简而言之，他们已经取得了巨大的进步，如果不采取行动，我们就有麻烦了。

茶歇时间一到，我们就在屋外集合。我、罗尔夫、塞尔吉奥、史蒂夫以及法比奥拉都站在一起，远离拥挤的自助餐桌。无须赘言，每个人都清楚地知道这个信息。这需要战略上的重大改变。经过这么多努力，兆电子伏特加速器项目可能会从我们眼皮底下偷走我们的发现，这种风险太大了。我们注视着对方的眼睛，想知道可以做些什么，结论是一致的。首先，必须延长数据收集周期。我们将维修推迟到2013年，同时收集2012年全年的数据。我们试图增加亮度，或许也增加能量，我们在磁盘上放置超过5fb-1（逆飞靶，这是一个特殊的单位，表示收集的数据总量）—从那一刻起，将不再有历史记录。兆电子伏特加速器不会一直领先。如果希格斯粒子存在，无论它藏在哪里，我们都会找到它，否则我们就会永远把它从世界上抹去。我们一起头脑风暴，看看这是否真的可行。我们给自己几个月的时间来分析所有的细节：史蒂夫将为加速器进行调查，法比奥拉和我将为实验建模，罗尔夫将调查委员会的意见。在我们做适当的检查之前，没有人发表其他意见。还不到十分钟，大型强子对撞机的历史，或许还有高能物理学的历史，已经完全改变了。

组织战略的改变

2010年的那个夏天，我把战略交给了最积极、最信任的同事。我第一个要讲的是维韦克·夏尔马。维韦克出生在印度东北部比哈尔邦的一个偏远地区，像其他优秀的学生一样，他从未离开他攻读博士学位的美国。他现在是圣地亚哥的一位年轻教授，几个月前我任命他为希格斯粒子分析小组的负责人。从数字上看，这个小组人数最少，只有27位物理学家参与其中，远远少于有数百成员寻求超对称性或处理超对称性的小组。这一差异反映了所有人的信念，在这7TeV的数据中，希格斯粒子的研究将无法产生相关结果。我们不妨把注意力放在其他更有希望的目标上。

维韦克是我在大型正负电子对撞机项目时期的老朋友。他还是威斯康星州大学的学生时，我们就认识了。我们共同努力调整了我们在比萨建造的硅微型跟踪器的位置。几句话就足够了，维韦克明白了这件事的重要性。没有时间可浪费了，我们必须在秋天前取得成果。我们必须立即组织一组模拟实验来检查它是否正确。直觉上，似乎对我们来说是非常合理的，也就是说，我们可以用5fb-1来做到。但我们需要制定一个全新的战略。到目前为止，我们所有的分析都是基于在14TeV下收集数百个fb-1的假设。在这种情况下，发现希格斯玻色子简直是小儿科。我们所有的研究都告诉我们，只要把精力集中在每个质量区域的一种衰减模式上就足够了，不管希格斯粒子藏在哪里，我们都能发现它。

有了14TeV的大型强子对撞机，就像住在五星级酒店一样，你可以点任何想要的东西，他们会在你的房间里为你提供早餐，但2008年的事故让我们伟大的梦想破灭了。我们在山上的一间小屋里醒来，必须做一些保暖工作，如果找不到食物，找不到烧壁炉的木材，就会冷到磕牙打战，忍饥挨饿。

7TeV和5fb-1，一切都更加困难。单个的希格斯衰变信道无法提供足够强的信号。除了把尽可能多的衰变信道组合在一起，没有别的办法。这意味着要让数百人工作。在115~150GeV之间的最低质量区域是不够的，根据我们对标准模型的精确测量，这是最可疑的区域。在那里，只要有一点希望，就需要做出特别的努力。

我们不得不重新开始，改进分析并使它们更加完善。我们必须发明新的技术来选择相关的信号，必须抛弃迄今为止所做的所有研究，重新开始更详细的分析和更精确的校准。

在进行模拟实验以确定战略改变的同时，一场真正的讨论也在今年夏天开始组织起来。成百上千的人不得不再次被说服改变他们的计划，投入一项看似绝望的事业中。为了获得成功，最好的协作力量必须集中在最强大的大学以及最有才华的年轻人身上。