欧洲核子研究中心（CERN）已经完成 11.3 特斯拉铌锡超导四极磁体研制与全流程测试，这批磁体是大型强子对撞机 HiLumi 高亮度升级项目的核心部件，未来安装在 ATLAS、CMS 探测器两侧，用来压缩质子束流，提升粒子碰撞次数，预计升级后的对撞机在 2030 年正式投入运行。当前 LHC 在用的聚焦磁体采用铌钛材料，最高磁场约 8.3 特斯拉，新磁体磁场强度提升大约 35%，同时磁体孔径从 70 毫米扩大到 150 毫米，能够容纳更高强度的粒子束。想要实现更高磁场，研发团队选用铌锡超导线圈，需要在极低温环境下工作，整套磁体系统搭配复杂低温、供电与保护装置，防止出现失超现象。8 台主磁体加上 2 台备用样机已经全部制造完成并通过验证，2029 年开始送入地下隧道安装，升级之后 LHC 综合积分亮度将提升十倍，科学家可以采集更多粒子碰撞数据，用于寻找新粒子、研究希格斯玻色子性质。
新旧聚焦超导磁体参数对比
| 项目 | 新款 11.3T 铌锡磁体 | 当前 LHC 铌钛磁体 |
|---|---|---|
| 峰值磁场 | 11.3 特斯拉 | 8.3 特斯拉 |
| 超导材料 | 铌锡 Nb₃Sn | 铌钛 NbTi |
| 磁体孔径 | 150mm | 70mm |
| 额定工作电流 | 16230 安培 | 11850 安培 |
| 磁体有效长度 | 7.2 米 | 对应老款更短 |
HiLumi 升级项目关键部件清单
- 内三联四极聚焦磁体（本次 11.3T 磁体），压缩质子束流
- 配套校正磁体，修正粒子束微小偏移
- 低温恒温制冷系统，维持超导所需极低温
- 电源与失超保护系统，防止超导态突然失效损坏设备
磁体从制造到隧道安装流程
- 在 CERN 工厂完成铌锡超导线圈绕制、组装、封装，进行长期性能训练测试。
- 在地面 IT String 测试平台，多磁体联调，验证供电、低温、保护系统协同工作。
- 完成全部性能核验，确认无失超故障，封存等待运输。
- LHC 进入第三长期停机 LS3，拆除隧道内原有旧磁体。
- 2029 年起将新 11.3T 磁体分批送入地下隧道完成安装对接。
- 整体联调，2030 年 HiLumi LHC 正式启动运行。
项目优势与技术难点
- 优势：更强磁场把质子束挤压得更细，粒子碰撞数量提升，获得更多物理实验数据；更大孔径可以承载更高强度束流，拓展对撞机物理探测上限；铌锡超导技术积累，也为未来新一代环形对撞机打下基础。
- 难点：铌锡线圈制造工艺复杂，加工难度远高于传统铌钛超导材料；磁体工作电流极大，失超风险高，保护系统设计严苛；地下隧道空间狭小，磁体吊装、对接工程难度巨大，工期漫长。
【常见问题】
问题 1：欧洲核子研究中心研制的 11.3 特斯拉超导磁体，主要作用是什么，服务于哪个项目？
回答 1：欧洲核子研究中心研制的 11.3 特斯拉超导磁体是 HiLumi 高亮度大型强子对撞机升级的核心聚焦磁体，用来压缩质子束流，增加粒子碰撞频次，提升实验采集的数据量。
问题 2：欧洲核子研究中心这款 11.3 特斯拉超导磁体相比现有 LHC 磁体提升多少，采用什么超导材料？
回答 2：欧洲核子研究中心 11.3 特斯拉超导磁体采用铌锡 Nb₃Sn 超导线圈，相比原有 8.3T 铌钛磁体磁场提升约 35%，磁体孔径也从 70 毫米扩大至 150 毫米，支持更强粒子束。
问题 3：欧洲核子研究中心 11.3 特斯拉超导磁体什么时候安装，升级后的大型强子对撞机何时运行？
回答 3：欧洲核子研究中心 11.3 特斯拉超导磁体计划 2029 年送入 LHC 地下隧道安装，整套 HiLumi 升级完成后，高亮度大型强子对撞机预计 2030 年正式运行。
【参考资料】
[2026-10-28]（CERN 制造 HiLumi LHC 四极磁体准备安装）CERN 官网
[2026-09-17]（LHC 拆除工程启动，为新 11.3T 超导磁体安装铺路）CERN 官网
[2026-07-21]（HiLumi LHC 新磁体达到满功率，11.3 特斯拉测试成功）CERN 官网
[2026-11-02]（CERN 11.3T 超导磁体交付，大型强子对撞机升级进入实施阶段）澎湃新闻
【免责声明】
本文仅为高能物理科研资讯科普，欧洲核子研究中心 11.3 特斯拉超导磁体的隧道安装进度、HiLumi LHC 上线时间会受工程调试、测试情况影响，最终工程节点与物理成果以 CERN 官方发布为准。本文不构成科研项目投资、技术采购建议，超导磁体属于前沿科研装备，工程实施存在不确定性。