大型強子對撞機明年3月重:功率將增加一倍

新浪科技訊 北京時間23日消息，據國外媒體報導，科學家12日表示歐洲核子研究組織(以下簡稱CERN)的大型強子對撞機將於2015年3月重，重后的對撞機功率將增加一倍。大型強子對撞機是世界上最大的粒子對撞機，座落於法國-瑞士邊境地下，目前正在進行為期兩年的整修和升級。

CERN表示2015年3月，強子對撞機將重新啟動，再次進行質子束對撞實驗，首批對撞實驗將於5月進行。CERN負責人羅爾夫-霍耶爾在一份聲明中指出：“借助於新的功率水平，這台對撞機將開啟物理學的新地平，幫助科學家在未來上演一系列發現。我已經迫不急待地想知道大自然究竟還向我們隱藏哪些秘密。”

大型強子對撞機的環形隧道長27公里，座落於法國-瑞士邊境侏羅山地下100米。作為未來3年運轉的准備工作，整台對撞機被深度冷卻，溫度只比對零度高出1.9度。2012年，強子對撞機在功率較低情況下進行對撞實驗，幫助科學家證明希格斯玻色子的存在。希格斯玻色子有“上帝粒子”之稱，可用於解釋構成恆星和行星的物質如何獲得質量。發現希格斯玻色子對物理學研究具有里程碑意義。不過，仍有很多謎團等待物理學家尋找答案，例如暗物質和暗能量。最新計算結果顯示暗物質在宇宙中的比重達到27%，導致星系分離的暗能量的比重占到68%，構成星系、恆星和行星的可見物質的比重只有區區5%。

其他未解之謎包括“宇宙內的反物質為何數量極少？”以及“是否存在其他新粒子？”。138億年前，大爆炸生的物質和反物質數量相同。很多物理學家推崇一項尚未被證實的理論，即超對稱性理論。超對稱性理論認為所有基本粒子都有一個質量更大但不可見的“超級伴侶”。

揭開這些謎團需要科學家深入了解宇宙的構成。現在，科學家將希望寄托於將於2015年3月重的大型強子對撞機上。大型強子對撞機實驗參與者、利物浦大學物理學教授塔拉-希爾斯表示：“我們尚未完全了解宇宙。”在工程師忙於對強子對撞機進行整修之時，物理學家則對對撞機2010年以來獲取的海量數據進行分析，希望能夠發現有價值的東西。CERN的蒂齊亞諾-卡姆伯萊希指出：“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。”

大型強子對撞機的粒子對撞能夠將能量轉化成物質。科學家的目標是在亞原子碎片中尋找基本粒子，幫助他們進一步了解宇宙。升級之前，強子對撞機在最大功率下每秒可進行5.5億次對撞。對撞機操作組負責人麥克-拉蒙特在環形隧道內接受採訪時指出：“我們竭盡所能，增加對撞次數。這是我們的黃油和麵包。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。”大型強子對撞機雖然是頂尖科技的物，但工作人員在隧道內巡查時卻騎科技含量極低的自行車。

CERN的超級計算機能夠在幾微秒內發現對撞生的更加價值的物質，供物理學家進行分析。隨后，世界各地數以千計的物理學家對對撞結果進行分析，進一步加深對宇宙物質的認知。CERN發言人詹姆斯-吉勒斯表示：“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。”

CERN的研究工作讓缺乏相關物理學知識的普通公一片茫然。為了幫助公了解他們的研究工作，科學家盡可能用通俗易懂的語言進行解釋。皮耶路易吉-貝坎帕納表示：“每個人都知道電子是什麼，尤其是將手指放入電源插座的時候。”貝坎帕納的研究小組剛剛對標準模型進行了迄今為止最為詳盡的驗證。標準模型上世紀70年代提出，是粒子物理學最重要的理論基礎。

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。在專家們眼裏，這一發現足以與發現有“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，大多數灰塵粘在叉子上。換句話，獲得質量。質量生引力，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，后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)進行升級之后，強子對撞機進行對撞實驗時生的能量可達到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。隨數據分析工作的繼續，這樣的理由越來越少。”