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加速器操作员:粒子物理学的支柱

2022-09-26 13:30     来源:《Symmetry》期刊官网     粒子物理

需要多年的在职培训来学习粒子加速器操作的来龙去脉——尽管加速器操作员对维持加速器实验室的运转至关重要,但这个角色在物理学之外基本上是不为人知的, 甚至对那些最终从事这个工作的人来说也是如此。

朱达·奥尼尔(Judah O'Neil)说:"这是一个我之前根本不熟悉或者说完全不知道的职位,"过去两年,他在美国能源部的费米国家加速器实验室工作。

在费米实验室,加速器操作员负责维护和运行实验室中所有为实验提供粒子束的机器。

"这份工作的‘酷系数’简直超乎想象。"

这一切都始于500英尺的直线加速器,操作员用它来给质子束提供第一次助推。之后质子束从直线加速器进入助推器,即一个1500英尺的圆形加速器,可以增加质子束的能量。在那里,操作员可以将质子束引导到实验室的不同地方,如费米实验室的中微子和μ介子实验。

通过引导质子从助推器进入一个目标地点,操作员可以为中微子实验创造低能量的中微子光束。操作员还可以将质子束从助推器转移到周长2英里的循环器中,以改变其成分或为μ介子实验产生μ介子束。下一步再将质子从循环器转移到主注入器,使操作员能够进一步提高能量。他们利用同样周长2英里的主注入器,为长基线中微子实验产生世界上最高强度的中微子束。

目前正在进行的PIP-II建设项目,将通过一个全新的700英尺线性超导加速器来提高整个加速器综合体的能力。

所有这些,以及加速器综合体各个部分的维护,都要通过费米实验室主控制室的加速器操作员来完成。

每组操作员在组长的带领下,通过白班、晚班和夜班轮流工作,以保持控制室24/7小时有人值班。"轮流值班可以让你认识每个人,并在一天中的不同工作时间都获得经验,"奥尼尔说。"你可以在控制室与专家交谈,看看发生了什么,并认识每个人。"

在控制室工作需要操作员执行多项任务。他们必须跟踪个人控制台上的多个显示器,以及向整个房间显示整体系统状态和天气雷达的大屏幕,因为加速器综合体可能会受到风暴的影响。哔哔声、突突声和其他声音效果提供了听觉提示,可以打断人们进来检查访问键的噪音,告知操作员问题,或只是突然出现在这里打个招呼。如果出了问题,操作员就会出去调查,要么解决问题,要么找一个更资深的操作员来解决。

操作员并不是一夜之间就能学会如何管理这些的。他们要经过一个培训期,持续到工作的前两年。

"你工作的第一个月没有被分配到一个班组,因为你只接受了一些初步培训,"劳拉·博尔特说,她从2021年11月开始成为一名操作员。"在你来到这里的前两年,你的主要目标是完成培训,同时在控制室里提供帮助。"

一旦操作员完成了他们的在职培训,或称OJT,他们就可以专门从事一个特定领域的工作,或帮助培训新的操作员。

"当你开始工作时,通常是在监督下做一些事情,或者你观看别人做一些事情,这让你学会了如何工作,"卡斯汀·马约尔加说,她已经做了四年的操作员。"然后你将慢慢开始自己独立做,之后你或许可以教其他人如何工作。"

马约尔加在培训委员会任职,帮助确保培训材料是最新的。完成OJT包括学习指导手册和参加笔试,并辅以资深操作员的当面指导。

由于操作员的培训大部分来自于合作和获得监督的实践经验,因此新冠肺炎疫情大流行对费米实验室的主控制室产生了重大影响。当操作员适应了新的工作时间表和骨干人员的轮班,以便与社会保持距离时,过去的喧嚣和热闹就会戛然而止。"这是一个很大的调整,"马约尔加说。"这非常安静,有点令人不安。"

对于在疫情大流行期间受雇的操作员来说,限制的逐步取消和最近恢复半正常的日常运作使他们对同事的专业知识有了新的认识。

奥尼尔说:"与专家进行这些对话真的很好,能够同时有很多人在控制室,因为你可以得到不同的意见,你将学到很多东西。

操作员是一个多样化的群体。他们中的一些人从年轻时就明确想在费米实验室工作,其他人只是偶然发现了这个职位。他们中有作家,如博尔特;有业余天文学家,如奥尼尔;还有终极飞盘爱好者,如马约尔加。许多人至少有一个共同的兴趣:视频游戏。

博尔特、奥尼尔和马约尔加都说,对于那些对粒子物理学的实践元素感兴趣的人来说,做操作员是一份很好的工作,包括那些不打算沿着通常的路径直接攻读物理学博士的人。"博尔特说:"这份工作的酷系数简直是超乎想象的。"对于非传统的物理学学生来说,这是一个完美的地方。"



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