本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
明天，費米實驗室的特瓦特隆粒子加速器將關閉。 這次結束不會有任何盛大的儀式：加速器操作員將只是停止向機器注入新的質子和反質子。 剩下的少量粒子將在加速器中繼續執行，直到每秒碰撞次數降至低於可用水平，之後剩餘的粒子將被轉移到一個金屬靶。 這個過程與年度維護停機時使用的過程相同，但這次將不會再重啟。 到十二月底，環繞加速器隧道的數千個超導磁體將從接近絕對零度的低溫升溫，然後被移除，加速器的其餘部分也將被清除氣體和液體，並被拆除。 對於這以科學之名粉碎粒子26年的裝置來說，這是一個相當低調的結局。
從第一個磁體的安裝到最後幾次碰撞，特瓦特隆一直是一項重大的工程成就，也是粒子物理學家深入研究大量新科學的源泉。 即使在關閉之後，費米實驗室 CDF 和 DZero 實驗的科學家們將繼續分析特瓦特隆的資料，並且很可能會以比加速器執行時更高的速度發表論文，至少在幾年內是這樣。
為了紀念這次關閉，友好的費米實驗室人員製作了特瓦特隆歷史的互動時間軸。 您可以在此處檢視時間軸。 要了解在那裡取得的最重要的發現之一的更多細節，請繼續閱讀...
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1995年3月2日
就在 CDF 對撞機探測器見證首次質子-反質子碰撞十週年紀念日之前，DZero 和 CDF 實驗都向《物理評論快報》提交了論文，詳細介紹了他們對一種新粒子——頂夸克的發現。 這項發現是在費米實驗室的研討會上宣佈的，並在同一天釋出了新聞稿。
粒子物理學家認為夸克應該成對出現，自 1977 年在費米實驗室發現其較小的夥伴底夸克以來，一直在尋找頂夸克。 CDF 實驗在 1994 年看到了頂夸克的跡象，但沒有足夠的資料來確定它是否存在。 一旦收集和分析了更多資料，並且 DZero 實驗進行了自己獨立的調查，就發現了頂夸克存在的明確訊號，使兩個小組都能夠肯定地說他們已經看到了它。
頂夸克是我們迄今為止觀察到的最重的基本粒子，遠遠超過其他粒子。 它比最輕的夸克——上夸克——重 10 萬倍，質量與金原子大致相同，但體積要小得多。 它的質量是它成為最後一個被發現的夸克的原因：粒子的質量越大，在粒子加速器中產生它所需的能量就越高。 在大型強子對撞機之前，特瓦特隆是世界上唯一能夠達到產生頂夸克所需高能量的加速器。
要產生頂夸克，質子和反質子以接近光速的速度碰撞。 有時，這會導致頂夸克的產生，頂夸克總是與反夸克一起出現。 這對粒子不會停留太久，會在不到一秒的時間內衰變成較輕的粒子。 一連串的衰變通常會導致物理學家稱之為噴注的粒子爆發。 鑑於頂夸克的壽命很短，在海量資料中找到頂夸克的特徵幾乎是不可能的，因此物理學家轉而尋找它的衰變產物。 一個頂-反頂夸克對會衰變成兩個 W 玻色子（介導弱核力的力粒子）和兩個底夸克（頂夸克的小夥伴）。 反過來，其中一個 W 玻色子變成μ子和中微子對，另一個變成上夸克和下夸克對。 然後，上夸克和下夸克衰變成噴注，緊隨其後的是以相同方式衰變的底夸克。 因此，尋找頂夸克時要尋找的特徵是：一個μ子、一箇中微子和四個噴注。
CDF 和 DZero 實驗分別觀察到大約十個頂-反頂夸克對，這足以讓他們確信這些事件不僅僅是看起來像頂夸克的東西，而是真真切切的頂夸克。
在發現後的幾年裡，特瓦特隆的科學家們已經能夠高精度地確定頂夸克的質量。 這不僅有助於加強我們對粒子物理學標準模型的認識，還有助於完善我們關於希格斯玻色子的想法——希格斯玻色子是標準模型中唯一尚未被發現的粒子。 既然特瓦特隆即將關閉，那麼繼續尋找希格斯玻色子的任務將由大型強子對撞機來承擔。
參考文獻
CDF 合作組。(1995)。 在費米實驗室對撞機探測器中觀察到的 p¯p 碰撞中頂夸克的產生。《物理評論快報》，74(14), 2626-2631。 DOI: 10.1103/PhysRevLett.74.2626
DZero 合作組，Abachi, S., & et al. (1995)。 在 s= 1.8 TeV 的 pp¯ 碰撞中尋找高質量頂夸克的產生。《物理評論快報》，74(13), 2422-2426。 DOI: 10.1103/PhysRevLett.74.2422