

欧洲目前正遭受一场能源危机。乌克兰战争的连锁反应,导致俄罗斯政府收紧天然气供应,已将欧洲大陆的供暖和电力价格推高了数个数量级。
地处欧洲腹地、横跨法国和瑞士边境的欧洲核子研究组织(CERN)粒子物理实验室也面临同样的困境。本月,有报道称,欧洲核子研究组织(CERN)官员正在制定限制甚至关闭刚刚重启的大型强子对撞机(LHC)的计划。
如果 LHC 这一“世界上最大的、最昂贵的对撞机”短期关闭,对于粒子加速器研究来说并不罕见。但如果它需要长时间休眠,则可能会出现一些复杂情况。
有人说欧洲核子研究组织(CERN)耗电量相当于一个小城市,这也有一定的道理。据该组织自己的数据,其设施一年消耗的电力约相当于瑞士日内瓦市三分之一的用电量。具体数字每月每年都有所不同,但该实验室的粒子加速器可以占到欧洲核子研究组织(CERN)电费账单的约 90%。
对于地面观察者来说,很容易质疑为什么大量的能源被用于涉及亚原子粒子、等离子体和暗物质等晦涩的物理实验。“鉴于当前的形势,并作为其社会责任的一部分,欧洲核子研究组织(CERN)正在制定一项计划,以减少今冬的能源消耗,”该组织发言人 Maïlys Nicolet 在一份新闻声明中写道。
然而,欧洲核子研究组织(CERN)不像普通欧洲人那样担心公用事业问题,因为其能源战略已经相对可持续。该设施的电力来自法国电网,法国电网超过三分之二的电力来自核裂变——这是全球最高的。这不仅大大减少了 LHC 的碳足迹,还使其对进口化石燃料的依赖性大大降低。
但法国电网还有另一个特点:与欧洲大多数地区依赖天然气供暖不同,法国的家庭通常使用电暖器。因此,在寒冷的月份,当地的电费账单可能会翻倍。目前,法国 56 座核反应堆中有 32 座因维护或维修而停运。法国政府计划在冬季前重新启动大部分反应堆,以增强电网应对能源危机的能力。
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但如果这些计划未能实现,欧洲核子研究组织(CERN)可能面临电力供应短缺。即使这个科研巨头能够承担更高的电费,但取决于法国反应堆的运行情况,可能根本没有足够的电力供应。“对于今年秋季来说,问题不在于价格,而在于可用性,”欧洲核子研究组织(CERN)能源管理小组主席 Serge Claudet 告诉《科学》杂志。
不过,休眠对 LHC 来说并非完全不寻常。过去,欧洲核子研究组织(CERN)曾在冬季关闭粒子加速器进行维护。今年也不例外:对撞机的管理者计划在 11 月至次年 3 月期间将其封存。如果欧洲的能源危机持续到 2023 年,LHC 的停运时间可能会延长到温暖的月份,甚至更长。
据该设施发言人称,欧洲核子研究组织(CERN)的管理者正在探索各种选择。法国政府可能会要求 LHC 在用电高峰期(如早晨或傍晚)停止运行。或者,为了保持其旗舰项目运行,欧洲核子研究组织(CERN)可能会尝试关闭该场地共享的较小的加速器。
但并非所有粒子物理学家都同意优先为一台机器提供能源。“我认为不能以关闭其他一切来证明运行它(LHC)的合理性,”位于英国谢菲尔德大学的粒子物理学家 Kristin Lohwasser 说,她是 LHC 的ATLAS 实验的合作者。
另一方面,LHC 如果无限期关闭,将损失更大。如果它必须停机一年或更长时间,对撞机的设备,如用于观察极小尺度碰撞的探测器,可能会开始退化。“这就是为什么没有人会毫无保留地主张关闭并等待五年,”Lohwasser 说。而且,让 LHC 保持休眠状态也需要相当多的能量。
即使欧洲核子研究组织(CERN)的加速器不运行,全球各地筛选数据的粒子物理学家仍有大量工作要做。实地实验会产生大量的成果:数千次碰撞产生的粒子位置、速度和无数神秘的物质碎片。专家们即使在数据记录十年后,仍能在测量结果中发现亚原子粒子的踪迹。物理研究的进程几乎肯定不会因为能源危机而停止。
目前,启动 LHC 第三轮实验的决定仍悬而未决。本周,欧洲核子研究组织(CERN)官员将向该机构的管理机构提交一份关于如何进行的计划。该解决方案随后将提交给法国和瑞士政府进行协商。只有在那之后,最终决定才会公布。
“到目前为止,我并不认为(物理学家)对这些计划有很大的担忧,”Lohwasser 说。如果欧洲核子研究组织(CERN)必须为更大的担忧让路,那么科学界许多人会接受这一点。