歐洲核子研究組織（法語：Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire；英語：European Organization for Nuclear Research，1954年9月29日－），通常被簡稱為CERN，是世界上最大型的粒子物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室，也是萬維網(wǎng)的發(fā)源地。整個(gè)機(jī)構(gòu)位于瑞士日內(nèi)瓦西部接壤法國的邊境。它成立于1954年9月29日，為科學(xué)家提供必要的工具。他們在那里研究物質(zhì)如何構(gòu)成和物質(zhì)之間的力量。最初，歐洲核子研究組織的簽字發(fā)起人只有12位，會員增加到21名成員國。以色列是第一個(gè)也是唯一一個(gè)非歐洲成員國。

2024年12月1日，據(jù)俄媒“今日俄羅斯”報(bào)道，歐洲核子研究中心（CERN）當(dāng)天證實(shí)，該機(jī)構(gòu)已正式停止與俄羅斯科學(xué)家合作，結(jié)束了與莫斯科長達(dá)60年的合作關(guān)系。CERN與俄羅斯的合作協(xié)議在11月30日到期，該機(jī)構(gòu)決定不再延長合作。

基本介紹

歐洲核子研究組織的總部，位于瑞士日內(nèi)瓦近郊的梅漢（Meyrin）地區(qū)。它的主要功能，是為高能物理學(xué)研究的需要，提供粒子加速器和其它基礎(chǔ)設(shè)施，以進(jìn)行許多國際合作的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)也設(shè)立了資料處理能力很強(qiáng)的大型電腦中心，協(xié)助實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，供其他地方的研究員使用，形成了一個(gè)龐大的網(wǎng)路中樞。

歐洲核子研究組織已經(jīng)聘用大約三千名的全職員工。并有來自80個(gè)國籍的大約6500位科學(xué)家和工程師，代表500余所大學(xué)機(jī)構(gòu)，在CERN進(jìn)行試驗(yàn)。這大約占了世界上的粒子物理學(xué)圈子的一半。

粒子物理學(xué)博物館歡迎公眾會員在辦公時(shí)間參觀，在某些時(shí)段可以參觀他們實(shí)際的工作，并有多種語言的翻譯。

2024年11月底，歐洲核子研究中心將停止與大約500名與俄羅斯有關(guān)聯(lián)的科學(xué)家合作。

縮略詞

縮略詞CERN在法語里原本代表歐洲核子研究理事會（Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire），是一個(gè)1952年由11個(gè)歐洲政府建立的，臨時(shí)為實(shí)驗(yàn)室設(shè)定的理事會。在臨時(shí)理事會被解散後，新的實(shí)驗(yàn)室在1954年被改名為歐洲核子研究組織（Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire），這個(gè)縮略詞仍然被保留著。根據(jù)前任CERN的董事－科瓦爾斯基（Lew Kowarski），如果以新名字所定的縮略詞OERN會顯得十分突兀。而沃納·海森堡認(rèn)為“雖然名字是這樣，但縮略詞仍然可以是CERN?！?/p>

科學(xué)成就

歐洲核子研究組織所舉行的實(shí)驗(yàn)在粒子物理學(xué)中的重要成就。這是其中幾項(xiàng)：

●在1973年，Gargamelle氣泡室發(fā)現(xiàn)了中性流。

●在1983年，UA1和UA2發(fā)現(xiàn)了W及Z玻色子。

●意大利魯比亞（Carlo Rubbia）和荷蘭范德米爾（Simon van der Meer）獲得1984年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

●夏帕克（Georges Charpak）獲得1992年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

●2011年9月23日，參與實(shí)驗(yàn)的瑞士伯爾尼大學(xué)的物理學(xué)家伊雷蒂塔托等人聲稱：一種稱為中微子的亞原子移動(dòng)的速度比光速快了60納秒，若該研究成果獲得科學(xué)界的確定，將改寫愛因斯坦在1905年發(fā)表的狹義相對論中提出的“光速為宇宙中最快速度”的理論，但在CERN于2012年2月23日所發(fā)布的報(bào)告中指出這一結(jié)果有誤差，而誤差源于為GPS同步提供時(shí)間戳的振蕩器步進(jìn)過快和用于將GPS信號輸出到原子鐘的光纜沒有正確連接；后來在研究團(tuán)隊(duì)內(nèi)的不信任投票通過（團(tuán)隊(duì)內(nèi)有超過30個(gè)重要成員投了不信任票）后伊雷蒂塔托等人也為此引咎辭職。

●2012年7月4日，歐洲核子研究組織（CERN）宣布，大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）的緊湊渺子線圈（CMS）探測到質(zhì)量為125.3±0.6GeV的新玻色子（超過背景期望值4.9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差），超環(huán)面儀器（ATLAS）測量到質(zhì)量為126.5GeV的新玻色子（5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差）。2013年3月14日，其發(fā)布新聞稿表示，于12年7月4日探測到的新粒子是希格斯玻色子。

2020年2月19日，歐洲核子研究中心發(fā)布公報(bào)稱，該中心的研究團(tuán)隊(duì)首次成功對反氫原子能量結(jié)構(gòu)中的某些量子效應(yīng)展開測量，測量結(jié)果與“正?！睔湫?yīng)的理論預(yù)測相符，為今后更精確地測量這類量子效應(yīng)和其他基本量鋪平了道路。

2022年11月，歐洲核子研究中心在大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）上開展的測試中，鉛原子核被加速并發(fā)生了核子—核子碰撞，對撞能量創(chuàng)下5.36太電子伏特紀(jì)錄。

2023年4月1日，據(jù)歐洲核子研究中心官網(wǎng)報(bào)道，該機(jī)構(gòu)反物質(zhì)工廠的科研團(tuán)隊(duì)結(jié)合銫和反銫原子振蕩并取平均值，對秒進(jìn)行了迄今最精確的測量并定義為——銫13原子振蕩8846157280次為1秒，按照新定義，一天將達(dá)24小時(shí)56分24秒。

2023年7月22日，歐洲核子研究中心（CERN）超環(huán)面儀器實(shí)驗(yàn)（ATLAS）合作組報(bào)告了迄今最精確希格斯玻色子質(zhì)量：125.11吉電子伏特。

2024年3月25日，歐洲核子研究中心（CERN）官網(wǎng)報(bào)道，該機(jī)構(gòu)大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）上的緊湊繆子線圈（CMS）國際合作組宣布，他們利用CMS軌跡探測器出色的追蹤能力，首次觀察到質(zhì)子對撞中兩個(gè)光子“變身”為兩個(gè)陶子（τ）。

其他成就

它還是世界上第一個(gè)網(wǎng)站，第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，第一個(gè)瀏覽器的誕生地。

現(xiàn)時(shí)設(shè)施

歐洲核子研究組織有一個(gè)由六個(gè)加速器和一個(gè)減速器所組成的網(wǎng)路正在運(yùn)作。每一臺機(jī)器在粒子束進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或被送往更強(qiáng)的加速器前都為粒子提高能量。正在運(yùn)作的機(jī)器如下：

●兩個(gè)直線加速器，提供低能量的粒子，來注入質(zhì)子同步加速器。一個(gè)為了質(zhì)子，另外一個(gè)是為了重離子。他們被稱為Linac2和Linac3。

●質(zhì)子同步加速器

●28 GeV質(zhì)子同步加速器，建于1959年，為其他更強(qiáng)的超級質(zhì)子同步加速器（SPS）提供粒子束。

●超級質(zhì)子同步加速器，直徑兩公里的環(huán)形加速器，于1976年開始運(yùn)作，能量輸出由300 GeV至450 GeV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）。2007年或以後，它將為大型強(qiáng)子對撞器（LHC）注入中子及重離子。

●上線同位素質(zhì)量分離器（ISOLDE），用來研究不穩(wěn)定的核子。粒子是由質(zhì)子同步加速器所提供。它建于1967年，在1974年及1992年升級。

●反質(zhì)子減速器，研究反質(zhì)子在低速（約十分之一光速）時(shí)的物理特性。同時(shí)與正子合成反氫來進(jìn)行反物質(zhì)特性的研究。

加速器

大型強(qiáng)子對撞器（LHC）將會在2008年5月投入運(yùn)作。它被隱藏于直徑27公里的環(huán)形隧道中。隧道的前度主人就是大型電子－正電子對撞器（LEP），它已經(jīng)在2000年11月停機(jī)。

這條隧道位于地下100米，在日內(nèi)瓦機(jī)場和附近的朱拉山之間。五個(gè)實(shí)驗(yàn)對撞機(jī)（分別是緊湊渺子線圈－CMS,大型強(qiáng)子對撞器超環(huán)面儀器－ATLAS,LHCb,TOTEM and ALICE）正在建造當(dāng)中，預(yù)計(jì)于2007年開始運(yùn)作。這五個(gè)對撞偵測器分別在加速器上不同的地點(diǎn)和運(yùn)用不同的技術(shù)來進(jìn)行研究以及相互驗(yàn)證的工作。建設(shè)這些實(shí)驗(yàn)設(shè)施需要非凡工程計(jì)劃。例如：為降下CMS實(shí)驗(yàn)偵測器的組件到地下洞穴中，一臺特別的起重機(jī)將必須從比利時(shí)租來使用。這臺機(jī)器能夠舉起幾乎2000噸組件。因?yàn)榻ㄖ系男枰?，大約5000塊磁鐵在2005年3月7日格林維志時(shí)間13:00被下放在一個(gè)特別的軸上。

這個(gè)加速器將產(chǎn)生大量的電腦資料，將是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單一研究機(jī)構(gòu)所能夠負(fù)擔(dān)的。因此CERN將以串流方式發(fā)送到世界上的各個(gè)合作實(shí)驗(yàn)室作分散處理。在2005年4月，研究人員成功地試驗(yàn)以每秒600MB的傳輸速度發(fā)送到世界七個(gè)不同地點(diǎn)。然而科學(xué)家必須在2007年開始分析大型強(qiáng)子對撞器的所有資料之前，達(dá)成三倍于此的傳輸速度要求。

已拆除的加速器

● Linac1

● 600 MeV同步回旋加速器（1957-1991）

● 交叉碰撞儲存環(huán)（ISR）（1971-1984）

● 大型電子－正電子對撞器（LEP）（1989-2000）

● 低能反質(zhì)子環(huán)（LEAR）（1982-1996）

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)

小型的加速器坐落于梅漢實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)（又名西區(qū)），沿著法國邊境的瑞士境內(nèi)。到了1965年，已經(jīng)擴(kuò)展到邊境的另一邊。在與瑞士接壤的法國地方，是沒有清晰的界限，只有一些標(biāo)志石頭。那里有六個(gè)入口通往梅漢實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：

A，瑞士境內(nèi)，在上下班時(shí)段對所有CERN人員開放

B，瑞士境內(nèi)，每天都對所有CERN人員開放

C，瑞士境內(nèi)，在上下班時(shí)段對所有CERN人員開放

D，瑞士境內(nèi)，在上下班時(shí)段只作貨運(yùn)用途

E，法國境內(nèi)，在上下班時(shí)段對所有居留法國的CERN人員開放，由海關(guān)管理

法國的隧道入口。只是對進(jìn)出法國的器材運(yùn)輸開放，并需要領(lǐng)有通行證。在組織的條約下，這些貨運(yùn)是免稅的。通道是由海關(guān)管理。

超級質(zhì)子同步加速器及大型強(qiáng)子對撞器的隧道幾乎完全位于主實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)之外的地下，差不多完全埋沒于在法國農(nóng)田之下并不留痕跡。然而他們在某些地點(diǎn)地面站，或與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的大樓，保持對撞器運(yùn)作的設(shè)施，譬如低溫冷卻工廠和通道井。實(shí)驗(yàn)室則位于這些站點(diǎn)下面，與隧道的深度一樣。

雖然某些低溫冷卻設(shè)施及進(jìn)出區(qū)域在瑞士，但當(dāng)中三個(gè)實(shí)驗(yàn)地區(qū)在法國境內(nèi)，而ATLAS則在瑞士。最大的實(shí)驗(yàn)地區(qū)就是北區(qū)－法國安省Gex區(qū)的Prévessin，是超級質(zhì)子同步加速器的非對撞器實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)站。其他實(shí)驗(yàn)地區(qū)則是為了UA1、UA2、大型強(qiáng)子對撞器的實(shí)驗(yàn)。

除了這些實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，還有其他實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)擁有正式名稱或編號。例如：NA32是在北區(qū)Prévessin的實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，尋找含有粲夸克的粒子。WA22是在西區(qū)梅漢的實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，利用大型歐洲氣泡室BEBC檢驗(yàn)微中子的互作用。UA1、UA2則代表地下區(qū)域的實(shí)驗(yàn)，那就是在超級質(zhì)子同步加速器中進(jìn)行。

電腦科學(xué)

萬維網(wǎng)（www）是歐洲核子研究組織的詢問計(jì)劃（ENQUIRE）的產(chǎn)物，是由蒂姆·伯納斯-李在1989年發(fā)起的。根據(jù)超文本的概念，計(jì)劃目的是為了研究人員更好地分享資訊。第一個(gè)網(wǎng)站建于1991年。1993年4月30日，歐洲核子研究組織宣布開放萬維網(wǎng)給所有人使用。由蒂姆·伯納斯-李所制作的第一個(gè)網(wǎng)頁仍然被保存起來。

近期，歐洲核子研究組織成立了網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展中心，主持歐洲科學(xué)網(wǎng)格計(jì)劃（EGEE）、大型強(qiáng)子對撞器網(wǎng)格計(jì)算計(jì)劃和CERN網(wǎng)際網(wǎng)路交換點(diǎn)（CⅨP）－兩個(gè)瑞士網(wǎng)際網(wǎng)路交換點(diǎn)的其中一個(gè)。

成員

歐洲核子研究組織的始創(chuàng)成員國：

比利時(shí)，丹麥，德國（包括前西德），法國，希臘，意大利，挪威，瑞典，瑞士，荷蘭，英國，南斯拉夫。

后來，

奧地利在1959年加入。

南斯拉夫在1961年離開。

西班牙在1961年加入，在1969年離開，在1983年重新加入。

葡萄牙在1985年加入。

芬蘭和波蘭1991年加入。

匈牙利在1992年加入。

捷克斯洛伐克在1992年加入（解體后捷克和斯洛伐克分別在1993年重新加入）。

保加利亞在1999年加入。

以色列在2014年加入。

羅馬尼亞在2016年加入。

塞爾維亞在2019年加入。

對外開放的設(shè)施

1.科學(xué)創(chuàng)新球形禮堂

2.粒子物理學(xué)博物館，展覽粒子物理學(xué)及歐洲核子研究組織的歷史

科研成果

2022年7月5日，歐洲核子研究中心宣布，該機(jī)構(gòu)的大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）上的底夸克探測器（LHCb）合作組發(fā)現(xiàn)了新的奇特粒子結(jié)構(gòu)，包括一種首次發(fā)現(xiàn)的五夸克態(tài)粒子和有史以來觀察到的第一對四夸克態(tài)粒子。據(jù)歐洲核子研究中心發(fā)布的公報(bào)介紹，夸克是一種基本粒子，是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元。已知夸克有6種，分別稱為上、下、奇、粲、頂和底夸克。

2023年3月，CERN所屬的“前向搜索實(shí)驗(yàn)”（FASER）首次探測到LHC產(chǎn)生的中微子，有望加深科學(xué)家對中微子的理解，揭示行進(jìn)較長距離與地球發(fā)生碰撞的宇宙中微子。5月，歐洲核子研究中心（CERN）的超環(huán)面儀器實(shí)驗(yàn)（ATLAS）和緊湊繆子線圈實(shí)驗(yàn)（CMS）實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)攜手發(fā)布報(bào)告稱，他們找到了希格斯玻色子衰變?yōu)閆玻色子和光子的首個(gè)證據(jù)，這種衰變有望提供間接證據(jù)，證明存在超出粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測的新粒子。7月，科學(xué)家利用LHC發(fā)現(xiàn)了一種被稱為“奇異的五夸克”的新粒子，有助于研究更復(fù)雜的衰變，揭示夸克在粒子內(nèi)部的結(jié)合情況。同月，ATLAS合作組報(bào)告了迄今最精確希格斯玻色子質(zhì)量：125.11吉電子伏特，新結(jié)果達(dá)到了前所未有的0.09%的精度；ATLAS合作組還使用弱力的電中性載體——Z玻色子，以創(chuàng)紀(jì)錄的精度（不確定度低于1%）確定了強(qiáng)力的強(qiáng)度。9月，CERN報(bào)告了對反氫原子自由下落的首個(gè)直接觀測結(jié)果，有助于解決宇宙形成初期反物質(zhì)比重之謎。

2024年12月消息，歐洲核子研究中心官網(wǎng)報(bào)道，該機(jī)構(gòu)大型離子對撞機(jī)實(shí)驗(yàn)（ALICE）合作組科學(xué)家宣布，在大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）上探測到了超氦-4的反物質(zhì)反超氦-4的首個(gè)證據(jù)。這也是LHC迄今探測到的最重反物質(zhì)超核的首個(gè)證據(jù)。該成果為科學(xué)家進(jìn)一步揭示宇宙中正反物質(zhì)不對稱之謎提供了新線索。

發(fā)展歷史

歐洲核子研究中心（CERN）于2024年12月1日終止與俄羅斯的合作協(xié)議，并禁止所有與俄羅斯有關(guān)的科學(xué)家進(jìn)入其場所。據(jù)報(bào)道，這些科學(xué)家還將被剝奪他們目前持有的任何法國或瑞士居留許可，這將導(dǎo)致數(shù)百名在CERN物理實(shí)驗(yàn)室工作的俄羅斯科學(xué)家被迫在今年晚些時(shí)候離開瑞士。

2024年12月1日，據(jù)俄媒“今日俄羅斯”報(bào)道，歐洲核子研究中心（CERN）當(dāng)天證實(shí)，該機(jī)構(gòu)已正式停止與俄羅斯科學(xué)家合作，結(jié)束了與莫斯科長達(dá)60年的合作關(guān)系。CERN與俄羅斯的合作協(xié)議在11月30日到期，該機(jī)構(gòu)決定不再延長合作。