CERN八台11.3特斯拉铌锡四极磁体通过测试

欧洲核子研究中心（CERN）10月28日宣布，为高亮度大型强子对撞机升级项目制造的8台新型四极磁体已全部通过测试，达到安装进隧道的条件。这也意味着相关铌锡（Nb₃Sn）超导磁体技术经历三十多年研发后，完成了关键工程验证。

这项升级中的“高亮度”并不是提高设备亮度，而是增加粒子束发生碰撞的次数，从而帮助研究人员捕捉更罕见的粒子和物理现象。升级后的实验预计在2030年以后启动。四极磁体将发挥类似“聚焦透镜”的作用，压缩粒子束尺寸，提高迎面碰撞的概率。

新磁体的磁性长度为7.2米，是目前建成的最长加速器级铌锡磁体，标称峰值磁场达到11.3特斯拉。相比之下，现有铌钛四极磁体的磁场强度为8.6特斯拉；新设备还配备150毫米大孔径，可提供更强的束流聚焦能力。

11.3特斯拉是磁感应强度单位，约为常见3特斯拉医用磁共振设备的3.8倍，相当于地球表面典型磁场的约23万倍。以0.00005特斯拉的地表磁场计算，约为22.6万倍；与医院常见的1.5特斯拉磁共振设备相比，则约为7.5倍。

配图来源：欧洲核子研究中心（CERN）。

由于铌三锡材料在形成超导性能后非常脆，无法直接进行弯曲绕制，研发团队采用“先绕制、后反应”的工艺。工作人员先把一条760米长的电缆制成线圈，再在惰性气氛中分阶段加热，最高温度约650摄氏度，持续数天完成材料反应，之后通过环氧树脂浸渍和固化进行加固。

制造环节对工艺精度要求极高，团队累计生产了250个线圈，其中25个因人为失误或工艺问题未达到标准。一次甚至因为部件之间夹有一颗可能影响性能的金属微粒，不得不弃用对应线圈。目前8台磁体均已通过测试，另有2台备用磁体进入最终准备阶段。