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A history of CERN in seven physics milestones.
欧洲核子研究中心七个物理学里程碑的历史。
在过去的70年里，由于几代物理学家的研究，欧洲核子研究中心的加速器和实验，已经取得了一些显著的成果和发现。Nature Reviews Physics邀请了七位新一代科学家——都是欧洲核子研究中心（CERN）的研究员，正处于职业生涯的早期阶段——讲述他们实验室历史上的一些里程碑式的成就。
欧洲核子研究中心CERN Federica Riti：对于任何对科学和创新充满热情的人来说，欧洲核子研究中心的参观都是一次必不可少的经历。事实上，每天吸引了1000多名游客。建议预订整个网站最鼓舞人心的访问之一：同步回旋加速器Synchrocyclotron (SC)，欧洲核子研究中心的第一个粒子加速器。1957年，当质子束首次在同步回旋加速器SC内被加速到600MeV时，标志着欧洲对粒子物理学的重大贡献的新阶段开始，也为今天存在的令人难以置信的机器，铺平了道路。当时，许多现在认为是理所当然的方面，仍然是未知的，同步回旋加速器SC回答了一些基本的物理问题。最伟大的成就之一是，测量了π介子衰变为电子和中微子的过程。据预测，π介子衰变为电子的速率大约比衰变为μ介子的速率小10,000倍，这使得探测非常困难——早期的实验，如伯克利同步回旋加速器（位于当时的美国加州伯克利的劳伦斯辐射实验室）实验表明，π介子只衰变为μ介子，而不是电子和中微子。1958年，在欧洲核子研究中心的新同步回旋加速器SC工作团队——Tito Fazzini, Giuseppe Fidecaro, Alec Merrison, Helmut Paul and Alvin Tollestrup ——决定进行研究。利用简单而巧妙的探测器装置，克服了先前的实验挑战，成功地区分了π介子的直接电子衰变和涉及μ介子的链衰变。最终，实验观察到了40个清晰的π介子衰变为电子和中微子“事件”。这一发现，不仅证实了理论预测，而且首次证明了欧洲核子研究中心进行世界领先研究的能力。大约在同一时间，根据Leon Lederman的想法，同步回旋加速器SC进行了另一项开创性实验。这个团队（包括Georges Charpak, Francis Farley, Richard Garwin and Antonino Zichichi）进行了一项实验，研究结果在60年后仍然有效，测量了“ G-2 ”，这与μ介子的异常磁矩有关。根据 Paul Dirac理论，如果μ介子是一个点状粒子，那么旋磁比g应该正好是2；然而，量子电动力学预测，由于高阶效应，该值会略有偏差，因此确定g−2值，对于验证该理论至关重要。第一次测量2实现了2%精度，后来提高到0.4%，这与理论预测（其本身的计算非常具有挑战性）完全一致。还导致μ介子被接受为无结构粒子，因为g因子不受μ介子组成产生的任何额外相互作用的干扰。随后在欧洲核子研究中心（CERN）对g−2进行了更多的测量，但自1984年以来，在美国劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）和费米实验室（Fermilab）进行了实验，测量的灵敏度不断提高。从早期的开拓性发现到现在的前沿研究，欧洲核子研究中心（CERN）一直在推动粒子物理学领域向前发展。同步回旋加速器SC的历史和成就证明了欧洲核子研究中心（CERN）至今所具有的创新和发现精神。
文献链接
Riti, F., Gadow, P., Walter, D. et al. A history of CERN in seven physics milestones. Nat Rev Phys (2024).
https://doi.org/10.1038/s42254-024-00762-9
https://www.nature.com/articles/s42254-024-00762-9
本文译自Nature。
来源：今日新材料
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