為了揭開宇宙的新奧秘，斯蒂芬妮·馬耶夫斯基必須溫習法語。這位 27 歲的粒子物理學家是國際合作組織的一員，該組織致力於研究 ATLAS，這是兩個像小型公寓大樓大小的實驗之一，不久將在瑞士日內瓦附近上線。
馬耶夫斯基是紐約州厄普頓布魯克海文國家實驗室的博士後研究員，她去年獲得博士學位時就知道自己想研究 大型強子對撞機 (LHC)，這是一個周長 17 英里（27 公里）的環形粒子加速器，橫跨法國和瑞士邊境。
在未來幾個月內，LHC 將開始以科學實驗中達到的最高能量將質子雙束撞擊在一起。ATLAS 和 CMS 是兩個主要的粒子探測器，旨在篩選碎片，尋找期待已久的 希格斯玻色子和其他難以捉摸的目標。
“這是粒子物理學的最佳場所，”她說。“這可能是最後一個開啟的大型加速器，至少在一段時間內是這樣。”為了在一個來自 37 個國家的 1,700 多人的合作中嶄露頭角，馬耶夫斯基將在未來一年住在瑞士梅林，靠近歐洲核子研究組織 (CERN) 的 ATLAS 和 LHC。
二十多年來，美國一直是頂級粒子物理實驗 Tevatron 的所在地，該實驗位於伊利諾伊州巴達維亞的費米國家加速器實驗室 (Fermilab)。現在，LHC 正在接過這一重任。它即將啟動——CERN 計劃下週將第一束完全迴圈的 束流注入 LHC，然後在未來幾周內進行首次碰撞——這意味著近 2,000 名參與 LHC 實驗的美國研究人員的生活將進入一個新階段。
並非所有人都必須學習法語，意思是“不，黑洞不會摧毀世界”。但是作為國際團隊的一部分，“美國必須儘自己的責任，”費米實驗室美國 CMS 運營主管喬爾·巴特勒說。
美國 CMS 小組由大約 130 名工程師、技術人員和計算機科學家以及大約 600 名物理學家和研究生組成。巴特勒說，他預計在任何時候，他們中大約有 150 到 200 人會在 CERN。
LHC 每年只執行大約七個月，從春末到 12 月下旬。雖然 CMS 探測器在那段時間內無法進入，但一對控制室（一個在地下，一個在地上）包含該實驗的大部分電子裝置以及用於處理資料的計算機。
“有些問題只能透過進入地下控制室並擺弄電子裝置或更換故障元件來解決，”巴特勒說。在 12 月下旬到 3 月的停機期間，工作人員可能必須開啟探測器以解決問題或進行日常維護。
對於博士後來說，一個典型的經歷可能是花一兩年時間在 CERN，以加快實驗內部的溝通。馬耶夫斯基小組的其他兩名博士後目前駐紮在 CERN，在 ATLAS 控制室輪班工作。“我們必須注意，確保我們小組中的每個人都有足夠的機會前往 CERN，以便我們都可以親自參加會議並與我們的合作者保持聯絡，”她說。
斯坦福直線加速器中心 (SLAC) 有四名博士後在 CERN 從事 ATLAS 實驗，還有兩名博士生、一名工作人員科學家和一名聯合團隊負責人蘇東（SLAC 的 ATLAS 團隊聯合負責人）表示。他建議年輕的研究人員在 CERN 花費 1.5 到 2 年的時間。他說，雖然搬到那裡會增加額外成本，但長時間停留最終比許多較短的旅行便宜。
今年在 CERN 有耳目絕對是一個優勢，因為該實驗室在經過多年的延遲後爭先恐後地按計劃啟動對撞機。“讓可以在大廳裡遇到某人並獲得更新的人員在那裡非常重要，”馬耶夫斯基說。
一旦 LHC 開始碰撞質子，研究人員將必須學習如何解釋來自探測器的原始資料並將其轉化為真實的物理學。這就是午餐桌上談話發揮作用的地方：與瞭解探測器的人員在現場交談可能會為解釋奇怪的資料提供關鍵，蘇東說。理想情況下，在 CERN 建立的關係可以在研究人員返回美國後轉化為更好的溝通。“一旦你認識他們，透過遠端連結與他們交談會容易得多，”巴特勒說。
當然，並非所有機構都有能力將研究人員送往 CERN 或讓他們離開教學任務。對於無法前往瑞士的美國 CMS 研究人員來說，另一個選擇是在費米實驗室建立的遠端操作中心 (ROC) 值班。從那裡，研究人員可以監控實驗的日常執行，並與 CERN 的工作人員合作，以保持實驗的順利執行。
巴特勒說，歷史上，CERN 實驗沒有遠端操作。但是 CMS 實驗及其控制室位於 LHC 的遠端，距離 CERN 主校區約 12 英里（20 公里）。因此，該實驗室建立了第二個監控站，允許研究人員從主辦公室跟蹤實驗。
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這為來自美國的遠端訪問打開了大門，巴特勒說：“一旦你傳送 20 公里的資訊，你可能想傳送 5,000 或 6,000 公里的資訊這一事實並沒有什麼不同，只是頻寬而已。”
費米實驗室已經嘗試過遠端訪問 Tevatron 的 CDF 和 中微子實驗 NuTeV 等實驗。費米實驗室的香織前島說，在 CDF 的案例中，來自義大利、日本、韓國和其他國家的研究人員會輪班八小時，從他們的家庭研究所監控資料，她負責監督這些遠端操作，並在四年前被委任為 CMS 實施這些操作。
前島說，如果研究人員只能從 CERN 參與，那麼實驗就沒有充分利用其資源。其他國家的團隊成員可以在他們的白天輪班，而他們在 CERN 的同事正在睡覺。
費米實驗室於 2005 年秋季完成了 ROC。它是 CERN CMS 控制室的小型版本，配有 24/7 影片連結，稱為“通往 CERN 的視窗”。對實驗的控制僅限於地面上的 CMS 探測器站。監控資料可以在那裡、CERN 的遠端站或 ROC 進行。
“ROC 為我們在 [費米實驗室] 這裡帶來的是一箇中心，我們可以在這裡聚集並能夠輕鬆地與 CERN 的同事合作，以解決我們在獲取資料時遇到的任何問題，”費米實驗室的博士後大衛·梅森說，他使用遠端中心來確認資料正在 LHC 計算網格內以正確的方式處理和傳輸。“我可以像在 CERN 一樣從費米實驗室監控和處理資料，”他說。
同樣的原則也適用於參與合作的其他國家。巴特勒說，CMS 團隊正在德國澤文的 DESY 實驗室建立一個遠端站，並計劃建立七八個其他站。ATLAS 合作組織也在制定建立遠端操作的計劃。
“（粒子物理學中的）遠端操作已經存在一段時間了，但從來沒有人像現在這樣早、如此深入地採用它，”巴特勒說。“這是一個令人興奮的挑戰。”
如果馬耶夫斯基的經歷能說明什麼的話，那麼那些能夠利用機會搬遷到 CERN 的人當然很樂意這樣做。她說，在 LHC 工作使世界看起來小了很多。她認為在國外的時間是站在粒子物理學前沿的額外獎勵。“我可以在歐洲度過一年，”她說。“我所有的朋友都非常嫉妒。”