美国能源部费米国家加速器实验室近日完成PIP-II直线加速器建设中的一项关键工作：首个主要束线组件——射频四极加速器(RFQ)已安全安装到新建隧道内。这一进展标志着PIP-II项目正式迈入设备安装的重要阶段。
RFQ将位于PIP-II超导射频直线加速器常温前端，是加速器前段的核心设备。未来，PIP-II将为长基线中微子设施(LBNF)和深地中微子实验(DUNE)提供高强度粒子束。相关中微子束将从伊利诺伊州巴达维亚的费米实验室出发，穿越约800英里(约1287公里)的地层，抵达南达科他州利德市的地下探测器，用于研究中微子的性质和行为。
此次安装过程对精度和安全要求很高。RFQ被固定在专用运输装置上，以约每小时5英里的速度运送至PIP-II工地。抵达新建高跨厂房后，工作人员使用起重机将其吊入约30英尺深的隧道层，再推送至预定位置。由于RFQ是PIP-II常温前端中体积最大的单个束线组件，它必须率先就位，以便为后续设备安装留出足够空间。
PIP-II项目总监克里斯蒂安·博福表示，2026年是项目的重要节点。随着美国、英国和法国加快低温模块生产，团队也开始在新设施内安装常温前端设备。RFQ作为首个进入隧道的关键部件，意味着PIP-II安装工作已经展开。
PIP-II直线加速器全长约215米，由23个低温模块组成，将把H负离子束逐步加速至8亿电子伏特(MeV)。与低温运行的超导加速段不同，RFQ长约4米，由铜制成，在室温下工作。PIP-II直线加速器安装经理Curt Baffes介绍，RFQ需要应对低能束流、速度变化剧烈等较复杂的工况，看到设备进入安装阶段令人振奋。
接下来，团队将把RFQ与水冷系统、高功率射频系统和真空系统连接起来，相关工作预计持续到2026年底。2027年，工作人员计划开始为RFQ供电，并为首阶段束流调试做准备。调试将采取逐段推进的方式，逐一启动系统各部分。
PIP-II常规设施经理史蒂夫·迪克森表示，费米实验室上一次建设直线加速器还是在20世纪60年代，那台设备已服务实验室多年;正在建设的PIP-II直线加速器，将为费米实验室未来50到60年的发展奠定基础。
PIP-II综合设施的其他建设工作也在推进。作为加速器低温系统关键部件的冷箱及压缩机已于2025年1月运抵现场并完成安装，相关管道和电缆连接也已完成。近期，项目团队还获得低温设备和压缩机房的运行准备许可，随后将启动冷箱调试，预计调试过程约需六个月。
PIP-II直线加速器是美国首个由国际合作伙伴提供重要支持的粒子加速器项目。法国、印度、意大利、波兰和英国的相关机构为项目提供了技术、设备和专业支持。未来数十年，这台加速器除服务DUNE外，还将支撑更广泛的物理研究计划。
