大型強子對撞機大規模升級以深入了解上帝粒子(組圖)

Daphane

來源: 新浪科技

歐洲核子研究組織的大型強子對撞機，一名工作人員站在多功能探測器CMS（緊湊渺子線圈實驗的英文縮寫，以下簡稱CMS）下面。此時，工作人員正對對撞機進行整修。大型強子對撞機的環形隧道長27公里，座落於法國-瑞士邊境地下100米，安裝了很多適用於太空飛船的裝置

科學家註視著大型強子對撞機的一段環形隧道。此時，對撞機已經關閉。大型強子對撞機是世界上最大的粒子對撞機，一年前發現了有著“上帝粒子”之稱的希格斯玻色子。這是科學研究史上最偉大的發現之一

一名工作人員在CMS前方走過。CMS是大型強子對撞機的一部分。2013年2月，強子對撞機關機，隨後進行為期18個月的檢查。在2015年重啟對撞實驗時，歐洲核子研究組織的科學家將利用升級後的對撞機探測暗物質、暗能量和超對稱

現在，強子對撞機的電腦屏幕一片漆黑，控制台前沒有任何人影，用於進行質子束對撞的巨型超冷卻環形隧道也是空空如也。不過，這種安靜只是一種假象。幕後，科學家正在緊張工作，對強子對撞機進行一次大規模升級。這次升級能夠讓對撞機幫助科學家進一步擴大知識的邊界

滿功率運轉時，強子對撞機每秒可進行5.5億次對撞。對撞機操作組負責人麥克-拉蒙特表示：“我們將盡可能增加對撞次數。對撞次數就像是我們的奶油和面包。對撞產生的絕大多數數據都不是讓人非常感興趣的東西，對海量數據進行篩選是一項巨大挑戰。”

北京時間8月5日消息，據國外媒體報道，一年前，歐洲核子研究組織的大型強子對撞機發現了有著“上帝粒子”之稱的希格斯玻色子。這是科學研究史上最偉大的發現之一。現在，強子對撞機的電腦屏幕一片漆黑，控制台前沒有任何人影，用於進行質子束對撞的巨型超冷卻環形隧道也是空空如也。不過，這種安靜只是一種假象。幕後，科學家正在緊張工作，對強子對撞機進行一次大規模升級。這次升級能夠讓對撞機幫助科學家進一步擴大知識的邊界。

大型強子對撞機是世界上最大的粒子對撞機。科學家通過讓質子束在對撞機的巨型環形隧道內進行對撞模擬大爆炸，用以搜尋神秘莫測的上帝粒子。一年前，強子對撞機通過質子束對撞實驗確定了有著“上帝粒子”之稱的希格斯玻色子的可能形態。長久以來，科學家便一直在尋找這種賦予宇宙萬物質量的神秘粒子。

大型強子對撞機的環形隧道長27公里，座落於法國-瑞士邊境地下100米。2013年2月，強子對撞機關機，隨後進行為期18個月的檢查。在2015年重啟對撞實驗時，歐洲核子研究組織的科學家將利用升級後的對撞機探測暗物質、暗能量和超對稱。超對稱理論與希格斯玻色子齊名，於半個世紀前提出。

在工程師將目光聚焦技術方面的任務之時，物理學家則在分析對撞機自2010年以來獲取的海量數據，希望能夠從中發現更多“金礦”。歐洲核子研究組織的蒂茲諾-卡姆珀勒斯表示：“比較容易做的事情我們都已經做完了。現在，我們要進行深入研究，尋找我們未知或者此前不可知的東西。我們經常說天文學家的工作更簡單一些，因為他們能夠看到自己正在尋找的東西。”

在工程師將目光聚焦技術方面的任務之時，物理學家則在分析對撞機自2010年以來獲取的海量數據，希望能夠從中發現更多“金礦”

一名工作人員騎著自行車巡視大型強子對撞機的環形隧道。借助於歐洲核子研究組織的超級計算機，物理學家對質子束對撞產生的數據進行分析，通過這種分析進一步加深對宇宙的了解

一名科學家站在一幅圖表前面。大型強子對撞機的粒子對撞將能量轉化成質量，對撞實驗的目標是在亞原子碎片中搜尋基本粒子，幫助科學家進一步了解宇宙

希格斯玻色子由英國物理學家彼得-希格斯1964年提出，用於解釋一種怪異的現象，即為何一些粒子擁有質量，而其他粒子——例如光線——沒有質量。在經過升級的大型強子對撞機重啟之後，科學家將借助對撞實驗進一步了解這種神秘莫測的粒子

大型強子對撞機的粒子對撞將能量轉化成質量，對撞實驗的目標是在亞原子碎片中搜尋基本粒子，幫助科學家進一步了解宇宙。滿功率運轉時，強子對撞機每秒可進行5.5億次對撞。對撞機操作組負責人麥克-拉蒙特表示：“我們將盡可能增加對撞次數。對撞次數就像是我們的奶油和面包。對撞產生的絕大多數數據都不是讓人非常感興趣的東西。對海量數據進行篩選是一項巨大挑戰，但我們需要通過篩選剔除無用的數據，從中挑選中我們感興趣的東西。”對撞機的環形隧道安裝了很多適用於太空飛船的裝置。有趣的是，工作人員騎著“卑微”的自行車進行巡查。

借助於歐洲核子研究組織的超級計算機，物理學家對質子束對撞產生的數據進行分析，通過這種分析進一步加深對宇宙的了解。歐洲核子研究組織的發言人詹姆斯-基勒斯表示：“我們希望了解粒子的行為，了解它們為何以及如何聚集在一些，在微觀尺度下構成我們稱之為原子和核子的極其微小的東西，在較大尺度下構成我們稱之為人、椅子和建築的日常事物，以及在更大尺度下構成行星、恆星系統和星系。”

對於外行人來說，歐洲核子研究組織進行的研究過於復雜，很難理解。對此，研究人員正在尋找簡化的方式。底誇克探測器項目發言人皮耶路易吉-坎帕納開玩笑地說：“所有人都知道電子是什麽，尤其是在將手指插入電源插座的時候。”坎帕納的團隊證實了標準模型，準確度和可信度創歷史之最。標準模型於上世紀70年代提出，是粒子物理學的基本理論框架。

坎帕納的團隊對Bs粒子的變化進行了有史以來最精確的測量。測量結果顯示，在每10億個Bs中，只有極少數衰變成更小的粒子μ介子並且是成對出現。在專家們眼里，這一發現足以與發現有著“上帝粒子”之稱的希格斯玻色子相提並論。

希格斯玻色子由英國物理學家彼得-希格斯1964年提出，用於解釋一種怪異的現象，即為何一些粒子擁有質量，而其他粒子——例如光線——沒有質量。據信，希格斯玻色子就像是泡在糖漿中的叉子。當把這個叉子舉起來，暴露於充滿灰塵的空氣中時，一些灰塵穿過叉子，絕大多數灰塵粘在叉子上。換句話說，獲得質量。質量產生引力，引力將粒子聚集在一起。

標準模型是一項可信賴的理論，但仍無法解釋引力，也無法解釋暗物質和暗能量。暗物質和暗能量在宇宙的構成中占絕大多數比重，科學家根據普通物質受到的影響推斷出它們的存在。一些物理學家支持超對稱理論。這一理論認為每一種已知粒子都有與之相對稱的鏡像粒子。吉勒斯表示：“我們擁出了相應的理論，可以描述我們周圍所有的正常可見物質。不過，可見物質在宇宙中的比重只有大約5%左右。”

大型強子對撞機取代1989年至2000年服役的大型電子-正電子對撞機。這台對撞機2008年服役，後來因出現故障不得不進行為期1年的整修。強子對撞機對撞時的能量達到8 TeV，相比之下，大型電子-正電子對撞機只有0.2 TeV。在投入5000萬瑞士法郎(約合5100萬美元)進行升級之後，強子對撞機進行對撞實驗時產生的能量可達到14 TeV。物理學家喬爾-古爾德斯特恩表示：“每次分析完大量數據，總有人找個理由，開香檳慶祝。隨著數據分析工作的繼續，這樣的理由越來越少。”