大型強子對撞機接下來會發現什麼?或解宇宙之謎

新浪科技訊 北京時間2月24日消息，據國外媒體報導，位於法國與瑞士邊境的大型強子對撞機是世界上最大的科學實驗設備。自2015年重以來，大型強子對撞機的運行能量已升級至原來的2倍，因此它的每一次實驗都令世人倍加關注。物理學家希望利用該設備取得物理學領域乃至宇宙範圍內的更多未解之謎，比如希格斯玻色子之類的新粒子等。那麼，大型強子對撞機將來究竟會有哪些可能的發現呢？

未來可能的發現

自2013年關閉后，大型強子對撞機進行了為期2年的維護和升級。到2015年重時，這台粒子加速器運行能量已兩倍於關閉前的能量。目前，物理學家正在實施一系列複雜、重要的物理學實驗，希望能夠驗證粒子物理學領域的一些重大理論，如超對稱理論。不過，大統一理論在未來三年內得到實驗驗證似乎可能性很小。無論可能性如何，大型強子對撞機一直在向如下這些近期或長遠目標努力。

1. 超對稱粒子

所謂的超對稱理論認為，迄今已發現的任何一種粒子都有一個更重的超對稱伙伴粒子。如果能夠證明這些粒子的存在，就可以解釋目前預言中的某些難題。但是，至今未能發現超對稱性存在的確切證據。要想直接證明這種理論，就需要在大型強子對撞機中製造並探測到這種超對稱粒子。

2. 引力子

目前的粒子物理學理論“標準模型”也許是成功的，但是它無法描述基本粒子的引力行為。其它一些理論希望能夠填補這種空白，這些理論預言存在一種粒子，即引力子，可以用來解釋為什麼其它粒子感覺到引力的作用。然而，生這種引力子所需要的能量以及探測引力子所需要的探測器靈敏度，可能都已超出了大型強子對撞機的能力範圍。不過，大型強子對撞機還有努力的空間。

3. 五夸克粒子

已經有一些證據可以證明大型強子對撞機可能已發現了一種新粒子--五夸克粒子。所謂的五夸克粒子就是一種由五個更小的夸克粒子組成的粒子。2014年，科學家曾經宣稱已經發現了一個四夸克粒子。因此，現在他們認為此次所發現的粒子應該是五夸克粒子。

4. 暗物質

現代天文學理論存在一個大謎團：宇宙的大多數物質(85%)都“消失”了。現有的物理學理論根本無法解釋這一現象。有一種理論認為，這些不可見的物質就是暗物質。然而，迄今沒有任何人探測到這種暗物質。大型強子對撞機正在努力尋找一種被稱為“弱相互作用大質量粒子”的新型粒子。雖然這種粒子目前仍然停留在理論中，但是如果能夠探測到，就可以證明暗物質的存在，並對宇宙大多數物質消失現象給予最終解釋。

5. 大統一理論

縱觀歷史，物理學上一些看起來獨立的領域最終都被相互聯繫起來，並統一形成了一個個強大的新理論。如今，我們對物理學有了更為完整的理解。但是，物理學上仍然有一些重要理論，我們無法將它們統一協調起來。大型強子對撞機的一些發現成果或許會發理論學家統一這些理論，甚至是所有理論。然而，即使是世界上最強大機器所實施的最複雜物理學實驗，大統一理論都是一個長遠目標。

新粒子的發現

大型強子對撞機是一條27公里長的環形隧道，位於法國與瑞士邊境地面之下。高能粒子在大型強子對撞機中高速運行並相互對撞。這種撞擊會生新型粒子，但是這些新粒子存在的時間非常短。大型強子對撞機的粒子探測器會靈敏地探測每一種新粒子的信號，科學家們再根據探測數據進行研究。

自2013年關閉后，大型強子對撞機進行了為期2年的維護和升級。到2015年重時，這台粒子加速器運行能量已兩倍於關閉前的能量。根據愛因斯坦的質能方程(E=MC2)，E代表能量，m代表質量，c代表光速，撞擊能量越大，就有可能生更重的粒子。大型強子對撞機的每一項探測成果，都將交給超級計算機網絡處理。這種分析處理過程可能需要數月時間，直至確定希格斯玻色子之類粒子的發現。所有新發現的粒子都要經過這種嚴格的檢驗與分析。

目前，我們對宇宙的認識是遠遠不夠的，現有的理論根本無法匹配我們所觀測到的宇宙。因此，物理學家一直在努力，希望能夠找到新粒子。發現新粒子主要有兩種途徑，一種方式是提高大型強子對撞機中質子的對撞能量。能量的提高就可能生更重的粒子。第二種方式就是增加對撞次數，就可能獲取更多的探測數據。通過對海量數據的分析，從中尋找任何罕見新粒子的微弱信號。

大型強子對撞機同時在嘗試這兩種方式，在提高能量的前提下，不斷增加對撞實驗次數。不過，科學家也不清楚答案究竟會在哪裏，或者究竟哪一種新粒子的出現能夠回答各種理論中的未解之謎。他們希望通過檢測宇宙的任何構件的每一方面，最終能夠找到答案所在。(彬彬)