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《实验是如何终结的?》高能物理学的规模

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20世纪30年代的宇宙射线实验在复杂的实验中开辟了新的领域。随着精密云室、真空管以及电子电路的发展,对于粒子相互作用细节的研究远远超出了麦克斯韦的想象,他曾对我们能否进入个体微观物理学现象研究领域不抱有信心。但在规模方面,从麦克斯韦的仪器到20世纪30年代宇宙射线设备改变并不那么显著。

这样微妙的变化无法和宇宙射线物理学与20世纪70年代的加速物理学之间的差别相比拟。粒子物理学实验需要飞机库大小的实验区域,而非桌面或房间大小的装置。大多数建设于第二次世界大战之后的实验室在类似工业厂房的地方进行这些大型的实验。[1]直到20世纪70年代初期,已经有15个运行的主要高能加速装置实验室,其中8个位于美国,3个位于苏联,以及除跨国欧洲实验室——欧洲核子中心之外,位于欧洲的3个国家实验室。[2]仅在联邦政府资助的美国高能物理实验室,便有1700名物理学博士以及1200名研究生。[3]总计大约2200人构成了高能物理学领域领取薪水的劳动力群体,每年各方面需要消耗211700000美元,占联邦政府在物理学预算投入总数的三分之一。[4]

实验者与理论家的一个区别就是人数。在热学、电学、磁学以及物理光学等传统领域,这两个团体相差1900人。虽然已经有一批包括普朗克和洛伦兹在内的纯粹的理论家;然而,对于大多数物理学家来说,进行实验是他们职业生涯中不可缺少的一部分。交替的竞争与协作,描绘了在原子物理领域内、正式始于1920年以后的理论与实验之间现代关系的特点。[5]即使在那时,理论家的数量仍然相对较少,并且在经济上和制度上完全依靠他们的实验室同事。

随着量子力学的到来,两种文化之间的差距进一步拉大:理论家收获了足够成功并完备的全套工具,用以证明独立的存在性。在20世纪30年代,贝特、弗里、奥本海默、魏茨泽克、威廉姆斯以及玻尔等众多物理学家都以建立关于宇宙射线与核现象的理论以及培养新一代理论家为全职工作。在美国,理论物理学博士的论文数目大约徘徊在总数的10%:1930年99篇中有8篇;1931年98篇中有5篇;1932年112篇中有10篇;1933年127篇中有18篇;1934年111篇中有8篇;1935年149篇中有11篇。[6]直到1975年之前,这两类物理学家接受不同的培训,有不同的资助来源,并且在学科研究中以不同的方式前行。在基础粒子物理学领域,理论家的数量逐渐增加,到1968年,该数目略低于高级美国研究生总数的一半(682人中有316人)。[7]对于粒子物理学的学生来说,他们做出的选择给就业前景带来持续影响。博士研究期间选择实验或是理论基本上决定了其后博士后及可能的永久性职位的方向。[8]并且一旦这些学生成长为专业人士,仍有很大几率继续留在其所在的理论或实验文化,如表4.1所示。

表4.1 实验与理论的连续性

备注:撰写了两篇及以上弱相互作用文章的2075名物理学家中出版物的个数与几率。括号内表示几率的数字是除以总行数所得。Barboni.thesis(1977).128.

造成理论和实验的鸿沟加大的原因有很多,在此文中只会说明几个原因:第一,实验与理论技能要求更长期更专业的训练,无论是在实验角度的微电子学、低温学或者计算机,还是理论层面的群论或场论。这使得两个领域间的转化愈发困难,容易在每个单独专业身份的团队中营造一种感觉,使年轻的学生和研究生招生委员会更难辨别谁更适合哪个领域。第二,来自加速器物理学的需求开始对实验者与理论家造成空间上的隔离,即使有许多大型设备努力在加速器中保留理论组。第三,在第二次世界大战后的几十年里,实验的时间跨度从几个月增加到许多年,这进一步使得实验者脱离理论家。因为实验者有全职的工作,一直致力于他们大量的科学与工程项目,而那些倾向于关注问题领域技术的理论者经常会在一年的时间内改变研究课题。

尽管之后众多加速器为物理学定下了基调,首批加速器并没有在实验者的直接工作中带来颠覆性的影响。在接下来的几年中,他们仅仅是将云室与乳剂从气球和山顶移动到了大型机械设备中。1952年,唐纳德·格拉泽(Donald Glaser)发明的气泡室替代云室后不久,一切都发生了改变。在路易斯·阿尔瓦雷斯和伯克利团队的控制下,气泡室引领了一个新的方向,粒子探测器的尺寸大幅增加到与加速器本身相同的程度。[9]

在敏感状态下,气泡室含有温度略高于沸点的密闭液体以及足够的压力来避免形成气泡。当压力释放后,液体呈亚稳状态,在波动或干扰开始析出气体时即可沸腾。通过液体的带电粒子沿着运行的轨迹沉积热能。热量轨迹引起沸腾,形成了带电粒子穿过气泡室轨迹的视觉影像。这些气泡轨迹的图片提供了永久的记录,可以通过分析来确定动量、质量、衰变产物,以及原始粒子的特性。[10]

许多不同种类的液体可以用于气泡室中,每种都有各自的优势与劣势。格拉泽在他最初的1立方米大小的容器中选择使用了乙醚,因为在接近室温的条件下,该液体很敏感而且并不太危险。在随后的几年里,有些工人开始使用液态氢,因为其原子核中只有一个质子。这意味着,当使用氢时,实验者将不需要考虑在较重的原子核中质子与中子间所发生的复杂的相互作用。不幸的是,液态氢是很危险并且很难保持液化状态的,因为它要求的温度条件处于仅比绝对零度高几度的范围内。

除了更容易控制之外,重质液体室有着更强的阻止本领,使得在室中能够产生更多的相互作用,并且光束粒子在视野范围内更有可能衰减。增加的相互作用对于中微子物理学是特别重要的,因为这些粒子的截面特别小。同时,不可见的光子在转化为可见的正负电子对之前,在重质液体中的移动距离小于在氢中的移动距离。因此,此室一个额外的优势是其探测γ射线的能力,此能力加强了复杂相互作用的重建。例如,衰变为两条γ射线的中性介子非常频繁地产生于中微子相互作用中。在氢气泡室中,γ射线会无法探测,而在重质液体室中,可以看到正负电子对,重建γ射线轨迹,并进而推演出中性介子的轨迹。有人已经为高电荷重液核子的强阻止能力付出了代价。重液核子将带电粒子分散,贯穿整个气泡室,并且带电粒子古怪的路径使得精密的动量测量更加困难并且不太精确。

在格拉泽使用首个气泡室后的十年内,实验者们建造了1立方米或者体积为拉格泽气泡室原型100万倍大的重液气泡室。一支来自巴黎综合理工学院的粒子实验者团队通过建造一系列丙烷以及氟利昂室为这些发展做出了贡献。1960年,在欧洲核子中心,他们操作了一台世界上最大的重液室之一。[11]凭借这些项目,在1963年的夏天,法国的物理学家开始筹划建造一台他们称之为“加尔加梅勒”的巨型装置,这台装置是以古代巨人卡冈都亚母亲的名字命名,体积为12立方米。实行此类工业规模的项目必须要专业的工程投入,这点我们稍后会提到。但在任何此类建设开始之前,建设的想法必需通过欧洲核子中心逐个层级组织的筛查。

在世界上,每个大型加速器中心都是独一无二的,有其独特的项目批准结构、与外部实验室的关系、资助机构,以及各种内部实验室部门间的合作。但是,尽管存在着这些不同,这些大型加速器还是有某些共性:任何大规模的提案都必须通过委员会的决议,设立这些委员会的目的在于评估方案的科学价值、财政负担,以及对于其他实验室工作所带来的影响。此程序不仅仅用于筛查实验,也为物理仪器与实验目标设置了约束条件。这样的结构依稀效仿了20世纪30年代非正式授权的结构,这在斯特里特对于宇宙射线研究资金的要求中得到了生动的阐释。因此,至少一次去通过正式委员会的考验、按照高能物理学的方案去实行是值得的。

下面介绍下欧洲核子中心的加尔加梅勒室。在1965年,欧洲核子中心对于项目批准的机制所起到的作用如图4.3所示。[12]实验室的最高管理机构是理事会,由来自每个成员国的两名代表构成。理事会的子部门为理事会委员会,与整体理事会相比,会更频繁地开会讨论有关成员国的所有问题,包括长期科学项目与财政问题。理事会委员会利用科学政策委员会(包括非理事会成员)以及财务委员会(从属于理事会)的专业知识以寻求关于这些问题的建议。

图4.3 20世纪60年代欧洲核子中心主要项目批准组织结构示意图。实线表示加尔加梅勒方案为得到批准而必须遵循的步骤。

理事会会长直接受理事会领导,负责管理欧洲核子中心的11个部门。在1965年,这些部门包括径迹室部门(包括氢泡室研究)、核装置部门(管理重液气泡室)、数据处理部门以及理论研究部门。为理事会会长提供建议的是两种委员会。其中一种是由实验委员会构成,为具体实验方案提供建议,与进行长期评估的科学政策委员会截然相反。另一种顾问机构为主管机构,由分别负责研究、应用物理、技术管理以及行政的主管人员与职员组成。(如有不明请参考图4.3。)要注意,实验委员会同样为科学政策委员会提供服务。因为这些委员会的主席依据职权担任科学政策委员。[13]

安德烈·拉加里格(AndréLagarrigue),当时是巴黎综合理工学院的物理学家,在1964年2月,以给理事会会长维克托·魏斯科普夫(Victor Weisskopf)写信开始了加尔加梅勒的工作。[14]从接受博士训练开始,拉加里格一直在视觉探测器的传统中工作。作为一名学生他研究了路易斯·勒普林斯-兰盖的云室实验室(像众多其他气泡室物理学家所做的那样)。凭着他在巴黎综合理工学院成功的气泡室项目,拉加里格强调他有一支经得住考验的工程师及物理学家团队。更好的是,拉加里格得到了来自法国政府的财政支持承诺,以及至少一个来自意大利以及英国的实验室的投资意向。欧洲核子中心不得不承担运营及安置实验装置所带来的财政负担。此外,通过接受该装置,欧洲核子中心会致力于中微子重液气泡室物理学的研究。这样的决定必须符合其他项目的竞争需求,特别是氢室项目以及电子与乳胶组的项目。魏斯科普夫提醒拉加里格,这些问题必须在按照法国提案执行之前通过正常渠道解决。[15]

在1964年4月9日,拉加里格与萨克雷实验室、比萨实验室、帕多瓦实验室以及欧洲核子中心的代表聚集在一起,与伯纳德·格雷戈里(Bernard Gregory)(研究理事会成员)及海因(M.G.H.Hine)(应用物理理事会成员)共同商讨此项目。早在最初策划阶段,欧洲的物理学家感受到,在中微子物理学领域,加尔加梅勒主要的竞争会来自美国,拉尔夫·舒特(Ralph Shutt)已经为布鲁克海文国家实验室拟建一座40立方米大小的氢室。如果该美国设备建造完毕,对于与会各方来说,“在10 GeV领域,该设备非常像是物理学的终极武器。并且在某些人看来,该设备建设的时间表会给重液室的参数选择带来相当大的影响”。[16]为了战胜布鲁克海文的氢室,拉加里格提议将设备的长度减少到4.4米以便能够在现有的欧洲核子中心建筑中进行操作。即使有此改变,该委员会仍要求提供关于照明、磁体更多的细节,以及科学政策委员会与财政委员会扩张的计划方案。

为处理技术与政策上出现的问题,径迹室委员会(实验部门之一,详见图4.3)为理事会会长与科学政策委员会准备了一份综合报告《气泡室在欧洲核子中心与欧洲的未来》(The Future of Bubble Chambers at CERN and in Europe)。[17]首先,该委员会提醒管理部门早期欧洲核子中心的气泡室沿着加尔加梅勒所提出的管理线所建:无论是大学实验室或国家加速器装置。例如,拉塞福实验室、萨克雷或者德国电子同步加速器,都曾与欧洲核子中心有过合作。一旦这些室开始收集数据,这样的合作关系扩展到包括很多欧洲的小组。直到1965年,此系统出版了涉及40家欧洲实验室的250部关于气泡室的出版物。第二,该委员会建议,最近“欧洲在高能物理学知识领域所做的共享,很大程度上源于欧洲核子中心的气泡室项目,并且能够与美国在此方面所做的共享相提并论”。[18]

在人们的心目中,不仅有加尔加梅勒这一个巨人。氢气泡室物理学家同样将目标聚焦到一个非常大的室,并且,在这两个组之间存在着某种竞争关系。[19]为了平衡两个室的利弊,以及为物理学提供可能的解决路径,欧洲核子中心径迹室委员会非常强烈地建议尽可能快地开始两个室的建设。[20]

作为理事会会长,魏斯科普夫赞同径迹室委员会关于加尔加梅勒积极的报告。在给科学政策委员会的书面文件中,他提到了加尔加梅勒完工的速度,与其他各方面相比,这是重液室优于氢室的一个明显的优势。魏斯科普夫进而基于财务上的原因(欧洲核子中心投入到加尔加梅勒的费用仅需800万瑞士法郎,大约为200万美金)以及“健康研究只有在相关人员真正了解他们所使用的设备并且得到了解设备构造含义的实习训练后才可完成”这样的观点,表达了对实际应用国家建造的以及国际上广泛利用的机械设备的大力支持。该系统也会避免欧洲核子中心在欧洲设备建造领域占得垄断地位。[21]

在1965年3月10日召开的全体理事会成员会议之前,科学政策委员会针对一项今后四年的总体改进计划提出了建议。1965、1966、1967以及1968这四年的预期支出分别为100万、600万、1800万以及3000万瑞士法郎(23万、140万、420万以及690万美元)。科学政策委员会认定这些数字“完全合理并且与美国已经开展的类似项目相比是很节俭的”。[22]此计划的关键是气泡室项目,特别是关于建造能够相对较快完工(到1969年)的加尔加梅勒,以及一座至少两年后完工的大型氢室的建议。为了避免两个团队的竞争,委员会尽快批准加尔加梅勒的建造以及氢室的策划。最终授权必须由财政委员会作出,该组织的任务是起草一份与法国原子能委员会(CEA)的协议。

以1965年4月23日拟出的一份协议草案为开端,协议的细节在当年下半年确定。[23]本质上,此合同将建造、测试以及交付室的重担交给了原子能委员会。在位于萨克雷的原子能委员会实验室,萨图恩同步加速器部门负责此项目法国一方的工作,与巴黎综合理工学院的职员一同工作。拉加里格担任科学顾问,尽管他所承担的责任远超此头衔。欧洲核子中心将承担设备操作、带有质子同步加速器的探测器组装,以及建造安放设备所需房屋的费用。[24]

在1965年,财政委员会估算出加尔加梅勒整体建造预算为1500万法郎(310万美元),但随后又对预算进行了调整,在1968年将支出提高到2500万法郎(490万美元)。[25]这些费用大多数由原子能委员会承担,同时巴黎综合理工学院、奥赛直线加速器实验室,以及欧洲核子中心会给予部分支持。如果将在欧洲核子中心安装设备的费用800万瑞士法郎(200万美元)增加到预算中去,1967年用在设备上的总支出粗略估计为700万美元。相比较而言,700万美元可以购买大约3500台宇宙射线实验装置,并且此数字毫无疑问地超出了自1950年宇宙射线物理学开始起,世界范围在此领域的支出。

在欧洲核子中心中,加尔加梅勒建造团队中各种职能部门随着时间的推移逐步形成。莱维·曼德尔(R.Lévy-Mandel)在1965年9月绘制了第一幅组织结构图,于1966年年中进行一次大幅修改后又历经多次修改。[26]由一位名叫让·卢茨(Jean Lutz)的来自萨克雷的工程师负责此项目,委派两名副手,保罗·缪塞(Paul Musset)负责物理学和实验,吕西安·艾尔菲尔(Lucien Alfille)负责总体协调与策划。拉加里格仍担任科学顾问一职,安德烈·鲁塞(AndréRousset)作为他的助手。[27]在此管理层级下面是14个主要的必须执行的管理项目,每个项目均由1名或者2名物理学家或工程师负责。有些人员不只指挥一个项目。值得注意的是,负责明示设备建造中涉及的专业技术所发生的显著变化的13位原始项目负责人中,有11位是机械或电子工程师,以及高级技术人员,仅有2位是物理学家。14项工作包括设计生产以下产品:①磁体;②舱体;③膨胀与管道系统;④光学;⑤照明;⑥影像;⑦电子;⑧热调节;⑨命令与控制;⑩安全;⑪研究处;⑫供应品;⑬在萨克雷测试安装;⑭在欧洲核子中心安装。[28]

这14个项目中每个都会细分为其他不同的任务。以膨胀与管道系统为例,包含了研究与模型的建立,生产压缩机以及推动压缩进行的天然气存储器、电路系统(阀门与线路)的构建以及压力的调节。光学中包括研究的开展与模型的建立,玻璃制品、力学元件、影像设备以及相应的电子控制,以及在每版胶片上记录相关信息的数据盒子。[29]系统流程图(见图4.4)展现了部分建造程序的广阔。在图示里的29个步骤中,每个步骤的背后都蕴含着重要的科学与工程项目,在这些项目中,施工团队必须与众多其他类型范围的项目进行全面的协调。

图4.4 1964年加尔加梅勒室建造流程图。此示意图中的每个任务都代表了比第2章或第3章所描述的实验更为复杂的建造项目。来源:Allard,J.F.,et al.,“Proposition,”foldout attachment.

要想感知一下这些科学工程项目的范围,对某些要求的更加细致的检查应该是很有帮助的。以膨胀系统为例。必须设计一张能够附着在室内墙上的薄膜,以便将在里面的液态丙烷与调节液面压力的压缩氮气分离开来(见图4.5和图4.6)。薄膜表面的压力在60毫秒的时间里会在20巴到10巴之间变化,每1.4秒重复一次高压、低压循环。在最小限度的维护条件下,阀门、薄膜、管道与储液罐预期能够重复此循环2.5亿次。[30]

从工程角度来看,类似的雄心还体现在光学系统中。传统意义上来说,气泡室会安装有大尺寸的窗户,在窗户旁边物理学家会安装跟踪记录照相机。因为按比例放大的普通设计的窗户在加尔加梅勒预计产生的压力下会破裂,所以设计了小的气孔。因此,光学系统必须能够承受极大的角度(110°)而没有任何大的变形。此外,为了保持室内磁场强度为20千高斯(地球磁场强度的1万倍),磁体必须占满整个室内,没有任何安放照相机的空间。因此,光学系统必须通过室内的气门以及磁体上的孔洞将图像传输到几码外的照相机内。(见图4.7和图4.8)。光学元件存在的室内,光学系统必须承受室内丙烷所产生的巨大压力。最后,镜头系统必须足够清晰,在气泡变得远大于十五分之一毫米之前,在液体内部深处拍摄到它们。[31]

图4.5 加尔加梅勒膨胀系统。加压罐B为室内提供气态氮气,一张薄膜将气体与液态氟利昂和丙烷分离。当通向罐体A的阀门打开,室内处于减压状态。罐体C用于储存,罐体D用于调节其他罐体。

图4.6 加尔加梅勒加压系统。识别元件请见图4.5。在此图片中,室本身由磁体和外壳掩盖。来源:CERN 150-04-71.

在与奥赛工业关系部的工作中,负责加尔加梅勒光学系统的小组向多家公司寻求报价,并最终确定选择了索佩朗公司。这家公司是复杂镜头制造领域的专家。公司的工程师为法国海军和空军分别提供了潜望镜目标模拟器及用于侦查的光学器件。[32]在加尔加梅勒项目中,索佩朗公司有过针对相似模型制造光学元件的经验,并报价48万法郎(9.6万美元)于1967年7月完工。[33]

图4.7 在磁体中安装加尔加梅勒室,1970年9月。来源:欧洲核子中心,X 32-9-70。

图4.8 加尔加梅勒室内部构造。那是1970年的夏天,可以看到在安装薄膜之前,技术人员正在气泡室内部进行最后的调试。稍大的孔洞是用于光学系统通向照相机的;稍小的孔洞是用于气体进出以进行增压与减压的。来源:CERN,PIO/102-8-70。

一项工程技术的创新通常需要其他工程技术的创新,对于光学系统来说就是这样。如上文所述,光学系统必须将广角镜头拍摄的图片通过各种聚焦镜片传输到照相机中。因为广角镜头能够接近运行轨迹,在磁场中带电粒子标准的螺旋形移动通常看似有尖顶与线圈。这些纯粹的光学畸变必须在分析阶段整理出来。还有一个问题是仅仅由室的大小所造成的:运行的轨迹经常从一个镜头的视野传到另一个中,这些得到的图片必须要经过调整。更难组合在一起的是在镜头的观察过程中,一种粒子会衰变为其他中性粒子,它们可能依次使带电粒子出现在另一幅图片中。此外,加尔加梅勒的8个镜头将它们拍摄到的图像投射到2条底片条上,在皮带轮上曲折蜿蜒。所有扫描投影仪都将特定时间中的8幅图像分类整理出来,因为同一事件中的图片彼此并不相连。最后,任何未来的扫描设备生产商必须同时满足加尔加梅勒以及另一部在建大型气泡室“米瑞巴尔”的要求。[34]

与先前的扫描装置相比,电子、机电以及光学元件的复杂性大幅增加,使得加尔加梅勒团队再次在行业内公开招标。来自瑞典、法国以及英国的8家公司给出了订购9台装置的报价。在排除费用过高或者缺少必要服务项目的公司后,最终选择了萨伯公司。[35]该公司为瑞典军方制造飞机。自组建以来,该公司逐渐将业务扩展到生产导弹以及其他精密技术装备。根据该公司1969年年报,“军事技术活动仍旧是重中之重,并且为纯粹军事部门以外的发展提出了基本的要求”。[36]在计算机及机械工具与工业生产方法的控制系统方面取得了部分进展。在机电与电子光学系统方面的工业生产经验使欧洲核子中心或任何欧洲大学实验室能够承担任何艰巨的任务(见图4.9)。

图4.9 加尔加梅勒室测量工作,1971年4月。投影仪将70毫米的气泡室胶片图像放大到一台扫描操作台上,在那里有一名操作员负责测量工作。她后面的电脑控制台在等待信息指令,例如,特定轨迹所需的额外测量。来源:CERN,151-04-71。

仅在扫描操作台上就需要花费50万美元是非常昂贵的。连同确定轨迹位置所需的CDC 5100电脑,数据简化设备占据设备很大一部分开销。[37]这对于20世纪60年代中期的气泡室作业来说是完全具有代表性的。路易斯·阿尔瓦雷斯估计在1966年美国的气泡室小组拥有价值超过1500万美元的扫描与测量仪器,并且每年需要在设备的运行上额外支出1800万美元。在这1800万美元中,有1300万用于支付技术人员的薪水,剩余的500万投入到电脑分析。[38]在1967年召开的一次欧洲核子中心会议中,卢·科瓦尔斯基(Lew Kowarski)甚至提出实验的思想已经从根本上由“建立并运行设备”转变为“对数据的简化与分析”。[39]这一主题在我们讨论中性流实验的时候会格外清晰。

数据处理在实验室整个调查工作中都占中心地位,并不是仅仅在实验结束后。数据处理已经成为装置本身的一部分。要弄清这个问题,我们需要回顾麦克斯韦对于物理装置最初的描述,并将其尽可能充分地应用到粒子物理学实验中。对于能量的来源来说,加速器的磁体与范·德·格拉夫(Van de Graaff)发电机肯定符合要求。作为传递能量的方法,真空管、偏转磁铁以及聚焦磁铁会非常适合。对于实验中的测量方法,气泡室、火花室以及热量计也一定会符合要求。因此,到目前为止,计划进展顺利。但在使用计算机与扫描设备归档刻度读数时,难题会随之而来。从某种高度受限制的意义上来说,确定粒子动量与能量类似于反映出的刻度读数,但很明显事实上产生的要更多。

我们将会具体看到有多少实验证明的重担转移到了数据分析上。因为在这个阶段,针对不同背景分选信号时,20世纪的实验物理学已经最大程度上偏离了先前证明的概念。在麦克斯韦所提出的三类实验装置后,数据分析成为了第四类。长远来看,这可能会是20世纪物理学一次翻天覆地的变化。


注释

[1] 对于粒子加速器实验室发展的一些历史记录参见Livingston,“Accelerators.”Adv.Electronics Electron Phys.50(1980):1-88;Goldsmith and Shaw.CERN(1977);Day.Krisch,and Ratner.eds..ZGS(1980);Needell.“Brookhaven.”Hist.Swd.Phys.Sci.14(1983):93-122;Hoddeson.“KEK and Fermilab.”Soc.Stud.Sci.13(1983):1-48;Seidel.“Lawrence,”Hist.Stud.Phys.Sci.13(1983):375-400.两件粒子加速器历史中的重要事件正在发生。一是劳伦斯伯克利实验室,另一个是欧洲核子中心。关于以上内容的最初报道参见Heilbron,Seidel,and Wheaton.Lawrence(1981),and Hermann,Krige,Pestre.and Mersits.History of CERN(forthcoming).

[2] Pickering,Quarks(1984),32.

[3] National Academy of Sciences,Perspectives(1972),vol.1,p.111.

[4] National Academy of Sciences,Perspectives(1972),vol.1,p.118;vol.2,p.129.1970年大约有10%的美国物理学博士在基本粒子物理学领域进行研究。几乎对于基本粒子物理学研究的所有支持都来源于联邦政府,资金支持占联邦政府对基础物理研究年度预算的33%。

[5] Forman,thesis(1967),132.

[6] Sopka,Quantum America(1980),p.4.65.

[7] American Institute of Physics.“Student Survey.”AlP Pub.No.R-207.我想要感谢Susanne Ellis.AlP Manpower Division.,她从电脑记录中编写了额外的培训/雇佣数据。1968年,联邦支持的高能物理学家大约三分之一为理论物理学家。参见National Academy of Sciences.Physics in Perspective(1972).vol.2.P 111;vol.1.p.117.

[8] 数据来源参见American Institute of Physics.AlP Pub.No.R-207.R-282.7.其他数据来源参见S.Ellis.AlP Manpower Division.

[9] 关于此发明的进一步讨论及对于气泡室的大规模开发请参见Galison.“Bubble Chambers.”in Observation(1985).

[10] Galison,“Bubble Chambers,”in Observation(1985).

[11] Bloch et al.,“300-Liter,”Rev.Sci.Instr.32(1961):on 1307.

[12] 参见CERN,Annual Reports for 1964 and 1965.亦见CERN,“European Organization for Nuclear Research,”CERN/PU-ED 81-88,4-5.我想在此感谢巩特尔博士,他为欧洲核子中心的建立史提供了有用的详述。

[13] 参见CERN,Annual Reports for 1964 and 1965.亦见CERN,“European Organization for Nuclear Research,”CERN/PU-ED 81-88,4-5.

[14] Lagarrigue to Weisskopf,14 February 1964,CERN-Arch DG 20568.

[15] Weisskopf to Lagarrigue,6 March 1964,CERN-Arch DG 20568.

[16] Hine,“Meeting on Bubble Chambers,9 April 1964,”CERN-Arch Dir/AP/137,DG 20568.

[17] CERN Scientific Policy Committee,“Future of Bubble Chambers”(1965),CERN/SPC/194.

[18] CERN.Scientific Policy Committee,“Future of Bubble Chambers”(1965),CERN/SPC/1.

[19] Peyrou,interview,14 July 1984.

[20] CERN Scientific Policy Committee,“Future of Bubble Chambers,”(1965),17,CERN/SPC/194.

[21] Weisskopf,“Comments to the Scientific Policy Committee,”CERN/SPC/195,10 February 1965,1-3.

[22] CERN Scientific Policy Committee.“Recommendations.”original in French,10 March 1965.Twenty-ninth session of the Council.25 March 1965.CERN/576.I.

[23] CERN Finance Committee,“Draft Agreement between CERN and CEA,”CERN/FC/770,23 April 1965.

[24] 最终签订的协议参见Commissariat à l'Energie Atomique(CEA),Contract 7.275/r,Gargamelle.CEA to CERN,2 December 1965,CERN-Arch Diradm F434.

[25] 最初估算请参见CERN Finance Committee.“Draft Agreement”(1965).后期估算请参见Lulz,“Notea à MM.les Responsables,”CEA Service EDAP No.SEDAP/68-586,18 December 1968.MP,GGM binder“Organisation.”

[26] Lévy-Mandel,“Groupe de Travail,”3 September 1965,MP,GGM binder“Organisation.”

[27] Lévy-Mandel,“Groupe de Travail,”3 September 1965,MP,GGM binder“Organisation.”

[28] Venard,“Repartition des Tâches,”29 June 1966,MP,GGM binder“Organisation.”

[29] 数据框压印胶片夹号、帧数,及关于各胶片框架的其他信息。工作的全面分类请参见Lutz.“Note,”9 February 1967,MP,GGM binder“Organisation.”

[30] Ledoux,Musset,and Quéru,“Régulation de la détente”(1967),SEDAP 67-12,19 January 1967,MP,GGM binder“Détente.”

[31] Pétiau,“Le système optique”SEDAP 66-102,4 August 1966,MP,GGM binder“Optique.”

[32] SOPELEM,“Periscope Aiming Simulator,”French-American Commerce,November-December(1973):34.Musset,interviews,6-9 July 1984.

[33] 许多信件包括,如Lévy-Mandel to the chef du Département des Relations Industrielles,DSS/67-191,31 July 1967,MP,GGM binder“Optique,”and Musset,interviews,6-9 July 1984.

[34] CERN Finance Committee,Meeting,18 June 1969,CERN/FC/1149.

[35] CERN Finance Committee,Meeting,18 June 1969,CERN/FC/1149.

[36] SAAB,Annual Report(1969),1.

[37] CERN Finance Committee,Meeting,18 June 1969,CERN/FC/1149.

[38] Alvarez,“Round Table,”Stanford(1966),288.

[39] Kowarski,“Survey,”Karlsruhe(1964),36.