歐美高能物理的競爭市公開課一等獎百校聯(lián)賽特等獎課件

CERNvsFermilab小組組員：151609胡力元151614許升匯報人：胡力元第1頁（一）什么是高能物理？高能物理(HEP)是一門大科學，與其它純理論研究相比較，它花費可謂巨大。高能物理學，即粒子物理學，是研究組成物質(zhì)和射線基本粒子以及它們之間相互作用物理學一個分支。因為許多基本粒子在大自然在普通條件下不存在或不單獨出現(xiàn)，物理學家只有使用粒子加速器在高能相撞條件下才能生產(chǎn)和研究它們，所以粒子物理學也被稱為高能物理學。高能物理研究主要工具是加速器，尤其是對撞機，讓反向旋轉(zhuǎn)粒子束流在對撞機中對撞。第2頁

科學家們發(fā)覺宇宙中任何物質(zhì)都是由基本粒子組成，其中一些粒子是穩(wěn)定，形成正常物質(zhì)。另一些粒子生存極短時間，然后衰變成穩(wěn)定粒子，全部這些粒子在宇宙大爆炸后共存瞬間。

物理學家們努力探討物質(zhì)組成，以及是什么力把其組合在一起。粒子極端微小。要能探測到和研究它們，需要專門工具，這些工具就是加速器。它們能將粒子加速到很高能量，然后讓它們對撞，產(chǎn)生其它粒子。在粒子發(fā)生對撞地方，科學家們建起了大型探測器，能夠觀察和研究這些對撞，物理學家們可發(fā)覺粒子組成或創(chuàng)造新粒子，以揭示它們之間相互作用性質(zhì)。第3頁蓋爾曼-西島粒子表（20世紀60年代）摘自《費曼物理學講義》（卷1）第4頁(二)CERN和FERMILAB簡單介紹<1>歐洲核子研究中心（EuropeanOrganizationforNuclearResearch,CERN）

歐洲核子研究中心（CERN）是世界上最大粒子物理研中心。

CERN成立于1954年，位于瑞士和法國邊境，為歐洲第一個聯(lián)合科研機構(gòu)，主要為物理學家們提供必要研究工具，即加速器和探測器。它建有世界上最大正負電子對撞機LEP（LargeElectron-Positroncollider）和超級質(zhì)子同時加速器SPS(SuperProtonSynchrotron)，加速器將粒子幾乎加速到光速，用探測器來探測粒子。CERN還開展了中微子發(fā)送到意大利GranSasso研究項目CNGS，意在研究中微子振蕩。第5頁CERN現(xiàn)有20個組員國，雇用近3000人。他們是專業(yè)廣泛代表，包含：物理學家、工程師、技術(shù)員、管理人員、工人等。世界上粒子物理學家有約6500人曾到CERN訪問，從事研究工作，他們代表了500所大學和80多個民族。

CERN自成立以來已經(jīng)取得了許多主要發(fā)覺，取得了多項著名獎項，包含諾貝爾獎。CERN同時也是環(huán)球網(wǎng)WWW(WorldWideWeb)發(fā)源地，環(huán)球網(wǎng)是為改進和加速在世界上不一樣大學和研究所工作物理學家們之間信息共享而開發(fā)出來，而現(xiàn)在它學術(shù)和商業(yè)用戶已達千百萬。CERN加速器和探測器采取是最先進技術(shù)，CERN與工業(yè)部門親密合作使雙方受益。相關(guān)領域附帶發(fā)展現(xiàn)已融入人們生活中，包含癌癥治療、醫(yī)學和工業(yè)成像、輻射處理、電子學、測量儀器、新加工工藝和新材料以及國際網(wǎng)絡，而這些只不過是在CERN粒子物理研究中開發(fā)出來許多技術(shù)中一部份。技術(shù)轉(zhuǎn)讓已經(jīng)成為CERN開展基礎研究這一主要任務不可缺乏一部分。第6頁成為國際最大核子研究中心數(shù)十年來，CERN先后建成質(zhì)子同時盤旋加速器、質(zhì)子同時加速器PS、交叉儲存環(huán)（ISR）、超級質(zhì)子同時加速器（SPS）、質(zhì)子直線加速器（Linac2）、重離子直線加速器（Linac3）、大型正負電子對撞機（LEP）、大型強子對撞機LHC等大科學裝置，形成了含有強競爭力大科學裝置群，吸引全世界一流科學家到CERN開展研究，在粒子物理研究等領域取得了舉世矚目標結(jié)果，CERN從而成為名副其實國際上最大核子研究中心。第7頁CERN鳥瞰第8頁<2>費米國家試驗室（NationalAcceleratorLaboratory，F(xiàn)ermilab）美國費米國家加速器試驗室原名為國家加速器試驗室（NationalAcceleratorLaboratory），依據(jù)美國總統(tǒng)林頓·約翰遜1967年11月21日簽署法案建立，由當初美國原子能委員會AEC負責管理。創(chuàng)建該所R·威爾遜（RobertR.Wilson）所長為該所建立嚴格標準是：出色科學、藝術(shù)瑰麗、土地守護神、經(jīng)費上精打細算和機會均等。美國原子能委員會AEC從200多個提議中，選擇美國中部伊利諾伊州芝加哥市以西30英里處韋斯頓（Weston）巴達維亞（Batavia）作為費米試驗室建設地點。費米試驗室所占6800英畝場地原為農(nóng)田，原有一些谷倉至今仍在使用，有用作倉庫，有用于社交活動。

第9頁恩里克·費米（EnricaFermi）第10頁1974年，美國國會撤消原子能委員會AEC，成立了核管理委員會NRC與能源研究與開發(fā)局ERDA。1977年，美國國會組建了能源部DOE，ERDA并入DOE。費米試驗室歸屬DOE，由美國大學研究協(xié)會URA（UniversitiesResearchAssociation）負責運作。

第11頁費米試驗室是美國最大高能物理研究試驗室，在世界上僅次于歐洲核子研究中心CERN。費米試驗室目標是探索自然界最微小部分——存在于原子中世界，了解宇宙是怎樣形成和運轉(zhuǎn)，提升人類對物質(zhì)和能量基本屬性了解。為開展高能物理前沿和相關(guān)學科研究，費米試驗室建造和運行高能物理學家需要進行前沿研究設施，并為未來試驗開發(fā)新加速器技術(shù)。費米試驗室擁有2100多名雇員，年度預算為3.07億美元。來自美國和世界各地高校和試驗室約2500個科研用戶在費米試驗室開展它們研究。幾十年來費米試驗室取得了多項研究結(jié)果，并帶動了相關(guān)技術(shù)發(fā)展。第12頁第13頁

豐碩結(jié)果建成世界上最大質(zhì)子反質(zhì)子對撞機加速器預制研究含有獨創(chuàng)性超導磁鐵研究、設計與開發(fā)探測器開發(fā)高性能計算醫(yī)用加速器第14頁（三）競爭（1）20世紀50~60年代——開始運作1954年，CERN成立；50年代，CERN質(zhì)子同時加速器(PS)；1959年，CERNPS調(diào)試完成，從此連續(xù)運行。1967年，F(xiàn)ERMILAB成立。1968年12月1日，F(xiàn)ERMILAB直線加速器破土開工；1969年10月3日FERMILAB主環(huán)（200GeV質(zhì)子加速器）破土開工。第15頁CERN質(zhì)子同時加速器(PS)建于20世紀50年代質(zhì)子同時加速器PS（ProtonSynchrotron），是CERN加速器中最老和用途最廣加速器。1959年調(diào)試完成，從此連續(xù)運行。它直徑為200米，最高能量達GeV，一度是世界上功率最大加速器。PS作適當修改后即可加速質(zhì)子，又可加速電子或正電子。第16頁（2）20世紀70~80年代——各有千秋1971年，CERN質(zhì)子對撞機ISR（IntersectingStorageRings）投入運行，1984年拆除；1971年，CERN超級質(zhì)子同時加速器SPS（SuperProtonSynchrotron）開始建造，1976年投入運行；1972年3月1日,第一個能量為200GeV束流經(jīng)過主環(huán)，使FERMILAB產(chǎn)生了世界上最高能量粒子。1973年，CERNGargamelle氣泡室發(fā)覺了中性流。1974年，CERNLEP加速器上L3試驗講話人丁肇中是1976年諾貝爾物理獎獲獎人之一，他與美國SLACBurtRichter于同時發(fā)覺J/psi粒子。1977年6月30日，F(xiàn)ERMILAB宣告發(fā)覺底夸克；20世紀80年代，CERN大型正負電子對撞機LEP（LargeElectronPositronCollider）開工，1989年8月13日實現(xiàn)首次對撞。第17頁1983年物理學家魯比亞（Rubbia）和范德梅爾（VanDerMeer）在CERN試驗中發(fā)覺W±和Z0粒子，統(tǒng)一了弱相互作用和電磁相互作用，取得了1984年諾貝爾物理獎。CERNLEP加速器上ALEPH試驗責任人，理論物理學家JackSteinberger因中微子束流方法和經(jīng)過發(fā)覺μ子中微子展現(xiàn)出輕子二重態(tài)結(jié)構(gòu)與FERMILABLeonLederman和MelSchwartz共獲1988年諾貝爾物理獎?？濉敱葋喎兜旅窢朖ackSteinberger第18頁1986年，F(xiàn)ERMILABStanleyLivingston取得EnricoFermi獎；1984年12月，F(xiàn)ERMILABRobertR.Wilson取得EnricoFermi獎；第19頁CERNpp對撞機（ISR）質(zhì)子對撞機ISR（IntersectingStorageRings）使用交叉儲存環(huán)，其能量為2×31GeV。ISR交叉儲存環(huán)第20頁CERN超級質(zhì)子同時加速器(SPS)超級質(zhì)子同時加速器SPS（SuperProtonSynchrotron），主加速器平均直徑達2200米。能量輸出300GeV至450GeV不等。它常被用來作質(zhì)子－反質(zhì)子對撞器，并為高能量電子及正電子加速。這些粒子最終被注入大型電子－正電子對撞器（LEP）。SPS于1983年改造成能量分別為400GeV質(zhì)子-反質(zhì)子對撞機SP`PS，質(zhì)子和反質(zhì)子可在這里加速到270GeV然后進行對撞，所得到質(zhì)心系能量相當于155TeV靜止靶加速器進行同類試驗所能到達能量。因為亮度高于同時期美國費米試驗室Tevatron-I，在競爭中占了上風。意大利物理學家魯比亞在SP`PS上發(fā)覺了Z0及W±中間玻色子，并為此取得1984年諾貝爾物理獎。年后，SPS為大型強子對撞機（LHC）注入中子及重離子。第21頁SPS隧道

SPS示意圖第22頁CERN大型正負電子對撞機(LEP)20世紀80年代，為了在與美國建造正負電子對撞機競爭中占上風，CERN開始開工建造大型正負電子對撞機LEP（LargeElectronPositronCollider），總投資6億美元（由組員國共同負擔）。LEP周長27公里，主環(huán)跨越法國和瑞士國界，占地36公頃，安裝在地下50～175米隧道中，隧道截面為半徑1.9米圓。LEP主環(huán)上有488塊36米長二級鐵、776塊四極鐵、504塊六級鐵、504塊二級校正鐵、有128個高頻腔。對撞區(qū)采取8塊超導四極鐵。1989年8月13日實現(xiàn)首次對撞，正負電子能量分別為50GeV。LEP是由多級加速器串接而成，包含：LIL-EPA-PS-SPS-LEP，成為連續(xù)性加速裝置，使能量不停提升，每臺機器將束流注入到下一臺機器里，然后將束流加速到更高點能量。第23頁直線加速器LIL（LEPinjectorLinac）引出正電子注入正電子積累環(huán)EPA（Electron-PositronAccumulator）后進行積累，到達足夠強度后引出并與LIL引出電子束一起注入PS加速后再注入SPS加速，最終注入LEP加速并實現(xiàn)對撞。直線加速器LIL

正電子積累環(huán)EPA

第24頁LEP上有四個大型試驗設施：ALEPH、DELPHI、L3和OPAL。中國參加了其中ALEPH和L3試驗及后續(xù)L3C試驗。LEP二期工程中，用256個超導腔逐步換下原有128個高頻腔，將正負電子能量分別提升到100GeV，總對撞能量為200GeV。LEP二期超導腔

第25頁(3)20世紀末以及二十一世紀1992年6月，F(xiàn)ERMILABLeonLederman取得EnricoFermi獎。1994年4月26日，F(xiàn)ERMILAB宣告頂夸克第一個直接證據(jù)。1995年3月3日，F(xiàn)ERMILABCDF和D0合作組試驗人員宣告發(fā)覺頂夸克。1995年，CERN成功以射擊反質(zhì)子制造反氫原子。1996年11月18日，F(xiàn)ERMILAB觀察到反氫原子。CERN理論物理學家GeorgesCharpak1968年創(chuàng)造了多絲正比室及其隨即研制出探測器，開創(chuàng)了電子探測粒子新時代。因他創(chuàng)造，尤其是多絲正比室——探索物質(zhì)最內(nèi)部結(jié)構(gòu)技術(shù)上突破而獲1992年諾貝爾物理獎。1997年，F(xiàn)ERMILAB發(fā)覺頂夸克（t）。1999年，CERN于NA48試驗中直接發(fā)覺CP破壞存在證據(jù)1999年3月1日，F(xiàn)ERMILAB在中性K介子中觀察到直接CP破缺。年4月13日，F(xiàn)ERMILAB斯隆數(shù)字化巡天在紅移5.8觀察到最遙遠物體；。第26頁年7月20日，F(xiàn)ERMILABDONuT試驗匯報直接觀察到t中微子第一個證據(jù)，從而開啟了物理研究一個新時代；2011月7日，F(xiàn)ERMILABNuTeV合作組匯報Sinqw異乎尋常高值為0.2277；20，CERN決定拆除LEP原有全部磁鐵和設備，建造實現(xiàn)7.7TeV能量質(zhì)子-質(zhì)子對撞大型強子對撞機LHC（LargeHadronCollider）207月9日，F(xiàn)ERMILAB首次在再循環(huán)環(huán)中觀察到電子冷卻反質(zhì)子；第27頁年1月12日，F(xiàn)ERMILAB斯隆數(shù)字化巡天－II匯報發(fā)覺139個新型1a超新星。年9月25日，F(xiàn)ERMILAB發(fā)覺Bs物質(zhì)－反物質(zhì)振蕩:3萬億次/秒。年10月23日，F(xiàn)ERMILAB發(fā)覺b重子（u-u-b和d-d-b）。201月7日，F(xiàn)ERMILABCDF宣告經(jīng)過單個試驗對W波色子質(zhì)量最準確測量結(jié)果；206月，發(fā)覺b重子（d-s-b夸克組合）。第28頁年6月28日，F(xiàn)ERMILABSDSSII發(fā)表約2.87億個天體包含197個類型1a超新星圖象。年11月8日，F(xiàn)ERMILABPierreAuger天文臺觀察到超高能不均勻分布。203月30日，F(xiàn)ERMILAB發(fā)覺產(chǎn)生ZZ雙波色子。203月9日，F(xiàn)ERMILAB發(fā)覺產(chǎn)生單個頂夸克。203月11日，F(xiàn)ERMILABD0試驗室組宣告W波色子質(zhì)量最正確測量結(jié)果。203月18日，F(xiàn)ERMILAB發(fā)覺新夸克結(jié)構(gòu)，命名為Y（4140）。第29頁CERN大型強子對撞機(LHC)

年，CERN決定拆除LEP原有全部磁鐵和設備，建造實現(xiàn)7.7TeV能量質(zhì)子-質(zhì)子對撞大型強子對撞機LHC（LargeHadronCollider）?？偼顿Y48億1千9百萬瑞士法郎（由美國、日本、俄羅斯、印度等國共同出資），LHC成為世界上最大粒子加速器設施，二十一世紀前十多年中世界唯一質(zhì)子-質(zhì)子對撞機，總撞擊能量達14TeV，主要用于開展模擬宇宙大爆炸試驗，尋找理論上預見物理現(xiàn)象。第30頁CERN大型強子對撞機（LHC）第31頁為節(jié)約經(jīng)費，LHC將充分利用CERN現(xiàn)有設備和設施，如27公里長LEP隧道，粒子源和以前加速器等。LHC采取了最先進超導磁鐵和加速器技術(shù)，加速器通道中主要放置兩個質(zhì)子束管。加速管由超導磁鐵所包覆，管中質(zhì)子以相反方向，圍繞著整個環(huán)型加速器運行。LHC利用原LEP27公里周長隧道，隧道直徑三米，貫通瑞士與法國邊境

LHC示意圖第32頁在粒子進入主加速環(huán)之前，經(jīng)過一系列加速設施逐層提升能量。由兩個直線加速器引出質(zhì)子束流送入質(zhì)子同時加速器PS后可到達25GeV能量，然后在超級質(zhì)子同時加速器SPS中可將質(zhì)子能量提升到450GeV。LHC主環(huán)上分布著約7000塊磁鐵，這些磁鐵用液態(tài)氮氣冷卻到約1.9K溫度，已經(jīng)靠近絕對零度，磁鐵上線圈到達超導狀態(tài)，以提供連續(xù)穩(wěn)定磁場。質(zhì)子被加速至7TeV進行對撞，總撞擊能量到達14TeV。LHC運行時對撞點上每秒鐘發(fā)生最少6億次粒子對撞，環(huán)上不一樣對撞點建有CMS、ATLAS、LHCb、ALICE四個大型探測器，對撞產(chǎn)生各種粒子被探測器測量、統(tǒng)計，并作物理分析。第33頁LHC上大型探測器示意圖第34頁萬億電子伏特加速器Tevatron

在美國，最高能量對撞機就是費米試驗室萬億電子伏特加速器Tevatron，在歐洲核子中心CERN大型強子對撞機LHC建成之前，Tevatron是世界上最大加速器。萬億電子伏特加速器Tevatron示意圖

第35頁Tevatron隧道Tevatron位于地面25英尺以下。在該加速器內(nèi)，粒子束流穿過一個大部分由超導磁鐵圍繞真空管道。各類磁鐵組合使束流按大圓形彎轉(zhuǎn)。Tevatron共有1000多塊超導磁鐵。超導磁鐵比常規(guī)磁鐵產(chǎn)生更強磁場，工作在華氏－450度，磁鐵內(nèi)電纜沒有電阻，傳導大量電流。特大磁力可將粒子加速到更高能量。

第36頁Tevatron主控制室第37頁

（1）加速器鏈Tevatron由多級加速器組成：750keV預注入器、200MeV直線加速器、8GeV增強器和500GeV主加速器。第38頁預注入器：預注入器也叫高壓倍加器，是用來產(chǎn)生質(zhì)子束流低能強流加速器。質(zhì)子從這里開始加速，把從離子源中引出負氫離子加速到750keV。第39頁直線加速器：直線加速器是產(chǎn)生帶負電氫離子是產(chǎn)生質(zhì)子和反質(zhì)子束流第一步。費米試驗室第一個直線加速器建于1971年，最初加速粒子高達200MeV。1993年進行了升級，由9個加速節(jié)組成，長約500英尺，可將預注入器中產(chǎn)生帶負電離子加速到400MeV，或大約光束70％。束流從直線加速器出來，經(jīng)中能輸運段進入增強器。第40頁增強器：位于地下約20英尺增強器是一個環(huán)型加速器，進入增強器離子要穿過碳箔，碳箔從氫離子中去掉電子，產(chǎn)生帶正電子質(zhì)子。增強器利用磁鐵使質(zhì)子束流在圓形軌道中彎轉(zhuǎn)，圍繞增強器運行0次。每一圈中它們都在高頻腔中經(jīng)歷一個來自電場加速力，這使得到加速周期結(jié)束時將質(zhì)子能量加速到8GeV，然后引出束流向主加速器注入。第41頁主注入器：主注入器1999年完工，有以下功效：（1）將質(zhì)子從8GeV加速到150GeV；（2）產(chǎn)生120GeV質(zhì)子，用于反質(zhì)子產(chǎn)生；（3）從反質(zhì)子源接收反質(zhì)子并把它們能量提升到150GeV；（4）將質(zhì)子和反質(zhì)子注入Tevatron。主注入器（下）與返航器（上）第42頁反質(zhì)子源：為產(chǎn)生反質(zhì)子，主注入器把120GeV質(zhì)子送到反質(zhì)子源，質(zhì)子與鎳靶對撞，產(chǎn)生范圍很廣次級粒子，包含許多反質(zhì)子。反質(zhì)子被搜集，聚焦后存在儲存環(huán)內(nèi)，并對它們進行累積和冷卻。當產(chǎn)生足夠數(shù)量反質(zhì)子后，它們被送到返航器再進行冷卻和累積，然后注入Tevatron。第43頁Tevatron：接收從主注入器來150GeV質(zhì)子與反質(zhì)子，并將其幾乎加速到1000GeV。質(zhì)子與反質(zhì)子按相反方向在Tevatron里運轉(zhuǎn)，速度每小時僅比光速慢200英里。質(zhì)子與反質(zhì)子束流在Tevatron隧道中CDF和D0探測器中心部分發(fā)生對撞，暴發(fā)式地產(chǎn)生新粒子。第44頁（2）探測裝置固定靶：三條光束線將質(zhì)子從主注入器傳送到中微子靶。這個區(qū)域束流也測試探測器，并進行不包括中微子固定靶試驗。將各種材料樣品放入光束線中，研究各種類型粒子和它們相互作用。利用這些裝置，物理學家們在1977年6月30日發(fā)覺底夸克和年Donut試驗探測到t中微子。第45頁CDF與D0探測器：CDF與D0探測器是物理學家們在Tevatron上用來觀察質(zhì)子和反質(zhì)子之間對撞兩個探測器。探測器大如三層樓房，每個探測器都有許多探測分系統(tǒng)，這些分系統(tǒng)識別來自幾乎在光速發(fā)生對撞所產(chǎn)生不一樣類型粒子。經(jīng)過分析這些“碎片”，探究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、空間和時間。質(zhì)子反質(zhì)子在CDF和Do探測器中心每秒發(fā)生200多萬次對撞，產(chǎn)生大量新粒子。對于有趣事例，探測器統(tǒng)計每個粒子飛行軌道、能量、動量和電荷。物理學家們倒班工作，一天二十四小時地監(jiān)測探測器運行情況。第46頁CDF探測器CDF與D0探測器位置示意圖D0探測器第47頁

建設歷程

1968年12月1日，費米試驗室直線加速器破土開工；1969年10月3日主環(huán)（200GeV質(zhì)子加速器）破土開工。1972年3月1日第一個能量為200GeV束流經(jīng)過主環(huán)，使費米試驗室產(chǎn)生了世界上最高能量粒子。1972年12月14日主環(huán)能量倍增到400GeV。1978年，為深入提升粒子能量，費米試驗室決定建造體積更大、功效更強大型對撞機，先集中技術(shù)力量，將主環(huán)能量提升至1兆電子伏特。1981年，主環(huán)創(chuàng)造400GeV時3x1013質(zhì)子/脈沖世界紀錄。1983年7月，產(chǎn)生了世界上第一個能量為512GeV束流（當初命名為能量倍增器EnergyDoubler）。第48頁1983年8月16日，反質(zhì)子源破土開工，準備耗資1.2億美元建造世界上能量最高粒子加速器——質(zhì)子反質(zhì)子對撞機Tevatron。Tevatron1000塊超導磁鐵由液氦冷卻，使溫度到達攝氏零下268度，其低溫冷卻系統(tǒng)為當初加速器歷史上最大低溫系統(tǒng)。1984年2月，能量倍增器產(chǎn)生了第一個能量為800GeV束流。1985年10月13日，CDF探測器在質(zhì)心能量1.6TeV時首次觀察到質(zhì)子反質(zhì)子對撞。1986年10月20日能量倍增器產(chǎn)生第一個能量為900GeV束流。Tevatron成為世界最高能量質(zhì)子-反質(zhì)子對撞機。第49頁1992年，D0探測器開始調(diào)試。為增加質(zhì)子反質(zhì)子對撞次數(shù)Tevatron開始第一次升級改造，稱為Tevatron-II，在原2公里隧道外新建一個能量為150GeV常規(guī)磁鐵環(huán)作為新注入器，亮度提升10倍。目標是尋找希格斯粒子，假如理論學家預言是正確，那么這將有利于解釋為何宇宙中萬物都有質(zhì)量。1993年5月22日主注入器加速器破土開工。1993年9月4日，新400MeV直線加速器調(diào)試完成。1995年，創(chuàng)造了高能質(zhì)子反質(zhì)子粒子對撞次數(shù)世界紀錄。第50頁1996年，Tevatron第一次升級改造完成，向CDF和D0發(fā)送180pb-1，試驗觀察到了反氫原子。1997年，為固定靶試驗2.86E13發(fā)送創(chuàng)統(tǒng)計流強800GeV束流；主環(huán)加速器關(guān)閉并進行拆除。1999年，主注入器落成。年，固定靶項目結(jié)束，為43個試驗提供束流。大型探測器CDF和DO進行了改進，為新重大發(fā)覺和開展新物理工作奠定基礎。20，Tevatron第二次升級開始。20，加速器峰值亮度到達1X1032cm-2s-1。20，積分亮度到達1fb-1；首次在再循環(huán)環(huán)中觀察到電子冷卻反質(zhì)子。20，反質(zhì)子源聚積率首次超出20mA/小時。20峰值亮度超出3X1032cm-2s-1；在單個一周內(nèi)發(fā)送50pb-1。201月11日，費米試驗室宣告Tevatron將于209月關(guān)閉。第51頁FERMILAB超大型強子對撞機費米試驗室正在分兩個階段進行超大型強子對撞機設計研究。第一個階段，利用放在大周長隧道中堅固超鐵氧體磁鐵，該對撞機對撞能量到達40TeV，亮度與西歐中心大型強子對撞機LHC亮度一樣。第一階段潛在科學目標完全實現(xiàn)后開始第二階段工作。在同一隧道中安裝上高磁場磁鐵，對撞能量最少到達175TeV。第52頁為到達所需能量，第一個階段所用低場磁鐵需要233公里長隧道。即使建造這么長隧道面臨工程量大、管理和公眾接收挑戰(zhàn)，在技術(shù)上似乎沒有什么不可能在大約6年時間里建成理由，方便開始