氣球除了裝扮讓會(huì)場(chǎng)呈現(xiàn)一個(gè)優(yōu)美的空間外，現(xiàn)在氣球也可以幫助加速粒子到接近光速的速度。氣球創(chuàng)新使用為工程師提供了一種獲得新專(zhuān)利的方式，塑造粒子加速器的金屬心臟。

許多粒子加速器使用稱(chēng)為空腔的結(jié)構(gòu)，當(dāng)粒子一個(gè)接一個(gè)地通過(guò)時(shí)，這種結(jié)構(gòu)提供了將粒子加速到越來(lái)越高能量所需的“踢”。空腔位于加速器的深處，由含有液氦的殼體冷卻，空腔的形狀和大小必須恰到好處，才能將粒子推進(jìn)到所需的能量。

即使這些金屬腔體形狀上的微小差異，也會(huì)使腔體內(nèi)部產(chǎn)生的電場(chǎng)產(chǎn)生很大差異，從而將粒子推向更高的速度。面對(duì)一個(gè)特別的空腔，由于它的金屬外殼太過(guò)變形而無(wú)法進(jìn)入，費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的工程師Mohamed Hassan和Donato Passarelli有了一個(gè)想法：如果可以重塑一個(gè)空腔而不去除周?chē)耐鈿?，那?huì)怎么樣？于是開(kāi)始了研究，開(kāi)發(fā)了一種名為氣球調(diào)諧的創(chuàng)新過(guò)程。氣球調(diào)諧是加速器社區(qū)的榜樣，我們應(yīng)該跳出框框思考，而不是總是堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)和通用的技術(shù)。獲得專(zhuān)利的氣球調(diào)諧過(guò)程是一套用于在加速器安裝前準(zhǔn)備空腔的技術(shù)。

大多數(shù)加速腔是一系列圓形的中空細(xì)胞，看起來(lái)像一串巨大金屬珠子。在安裝任何腔體之前，都會(huì)使用一臺(tái)自動(dòng)機(jī)器對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)測(cè)試和調(diào)諧，這種機(jī)器可以抓住每個(gè)細(xì)胞邊緣來(lái)進(jìn)行微小而精確的調(diào)整：這里稍微推一下，那里稍微伸展一下。這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到腔體被調(diào)整，這樣一旦腔體在加速器內(nèi)運(yùn)行起來(lái)，它的形狀就可以產(chǎn)生完美的電場(chǎng)來(lái)推動(dòng)帶電粒子。但在安裝大多數(shù)腔體之前，它們還必須安裝金屬護(hù)套，以便腔體可以用液氦冷卻到極低的溫度。在此之后，對(duì)細(xì)胞施加力的唯一簡(jiǎn)單方法是在腔的兩端推或拉，而不是分別針對(duì)每個(gè)細(xì)胞。

如果在穿戴護(hù)套的過(guò)程中或之后空腔變得變形，則在不切斷金屬護(hù)套的情況下，無(wú)法應(yīng)用傳統(tǒng)的調(diào)諧方法（這是一項(xiàng)費(fèi)力、耗時(shí)的方法）。Hassan和Passarelli在壓力測(cè)試中，一個(gè)舊的測(cè)試腔變形后才開(kāi)始考慮這個(gè)方法。壓力測(cè)試后，研究人員決心找到修復(fù)這個(gè)洞的方法，并想‘為什么不從內(nèi)部進(jìn)入，即使穿著夾克也可以進(jìn)入？’。由于需要在空腔內(nèi)施加力而不會(huì)刮傷內(nèi)表面或引入不可接受的污染水平，而使用由橡膠尼龍制成特別設(shè)計(jì)的氣球。泵將每個(gè)氣球充滿(mǎn)空氣，直到它施加大約兩條壓力，這略低于標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)輪胎的推薦壓力。

但不足以單獨(dú)重塑空腔單元，該壓力可用于影響在室溫下對(duì)空腔末端施加力時(shí)哪個(gè)單元變形。氣球可以讓研究人員挑出一個(gè)特定的細(xì)胞，要么拉伸它，要么擠壓它如果一個(gè)特定單元需要拉伸，一個(gè)充氣的氣球在它里面提供一個(gè)額外推力。然而，如果一個(gè)細(xì)胞需要被擠壓，一系列的氣球可以支持所有其他細(xì)胞，因?yàn)閮啥吮煌圃谝黄稹Ｑ芯繄F(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)諧一個(gè)沒(méi)有夾套的空腔來(lái)演示這個(gè)概念。然后，轉(zhuǎn)向這一過(guò)程的畸形空腔，成功地使它恢復(fù)到可用狀態(tài)。

博科園｜研究/來(lái)自：費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室

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