大型強子對撞機大規模升級以深入了解上帝粒子(2)

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麵包。對撞生的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“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複雜，很難理解。對此，研究人員正在尋找簡化的方式。底夸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麼，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。換句話說，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。”(孝文)