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离奇的真实故事:物理学家曾把一只雪貂放进粒子加速器…当清洁工

几十年前,实验室维护法规还不像今日那么严格,美国费米实验室就曾在 1971 年提出一种清洁粒子加速器的方法:将一只雪貂放进加速器管道,让它拉着磁铁清除管内残留的细小废金属屑。

1971 年 2 月,美国国立加速器实验室(现为费米实验室)正在测试当时全球最先进、最大、投入 5 年时间与 2.5 亿美元建造的新机器:兆电子伏特加速器,其威力是当时欧洲其他任何加速器 7 倍之高,这也是迄今为止全世界第二高能量的粒子加速器。

粒子加速器利用电磁场沿着管道推动带电粒子,使其移动速度几乎与光速一样快,这些粒子与其他粒子碰撞并分解成次原子粒子,揭开有关物质本质的讯息。

但科学家很快就遇到兆电子伏特加速器令人困惑的问题:对加速器运作而言至关重要的磁铁不断故障,物理学家 7 个月内为这台机器更换了 350 个重 13 吨的磁铁,每当他们用大量能量撞击粒子,磁铁就会摇晃并引发短路。

后来,科学家发现问题在于有少量金属于建造过程中积聚在加速器真空管内,最糟的是这些管道仅一颗网球宽,要在如此狭小的空间清除金属污染显然是难以想象的挑战。

这时,英国物理学家 Robert Sheldon 想到一个巧妙方法:利用雪貂。

进入粒子加速器的清洁工

这种动物身体细长,非常喜欢进入洞穴追兔子将它们逼离巢穴,有些地区便利用雪貂此一特性猎捕兔子;对雪貂来说,它们会毫不犹豫地跑进不銹钢管内部,无论这管子是否有尽头。

于是加速器主环设计师 Wally Pelczarski 联络了一处农场,以 35 美元价格买来名为 Felicia 的雪貂,它的身型特别小,仅 38 厘米长(雪貂体长平均 51 厘米),非常适合进入加速器管道。

Felicia 打扫粒子加速器的管道中。(Source:费米实验室)

科学家为费利西亚 Felicia 穿上尿布(防止雪貂排泄带来另一种污染)与附有绳子的皮革背带,绳子末端绑上浸有清洁液的棉签,然后 Felicia 穿越长 90 米的黑暗管道,每跑完一回就会得到它最喜欢的鸡肉、肝脏、鱼头、汉堡肉等奖励,另一端工作人员再把绳子往回拉以清除碎屑。

就这样跑了 10 几趟,Felicia 在科学家的宠爱下退休了,后来工程师 Hans Kautzky 开发另一种新的解决方法,将聚酯薄膜盘接到一根柔性电缆上,再压缩空气推动电缆通过管道达到清洁目的。

虽然最终事实也证明磁铁失效原因很多,而金属细屑不是罪魁祸首,但科学家们会永远记得曾有一只小雪貂进入粒子加速器管道内。

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