大型强子对撞机明年3月重启:功率将增加一倍

新浪科技讯 北京时间23日消息，据国外媒体报道，科学家12日表示欧洲核子研究组织(以下简称CERN)的大型强子对撞机将于2015年3月重启，重启后的对撞机功率将增加一倍。大型强子对撞机是世界上最大的粒子对撞机，座落于法国-瑞士边境地下，目前正在进行为期两年的整修和升级。

CERN表示2015年3月，强子对撞机将重新启动，再次进行质子束对撞实验，首批对撞实验将于5月进行。CERN负责人罗尔夫-霍耶尔在一份声明中指出：“借助于新的功率水平，这台对撞机将开启物理学的新地平线，帮助科学家在未来上演一系列发现。我已经迫不急待地想知道大自然究竟还向我们隐藏着哪些秘密。”

大型强子对撞机的环形隧道长27公里，座落于法国-瑞士边境侏罗山地下100米。作为未来3年运转的准备工作，整台对撞机被深度冷却，温度只比绝对零度高出1.9度。2012年，强子对撞机在功率较低情况下进行对撞实验，帮助科学家证明希格斯玻色子的存在。希格斯玻色子有着“上帝粒子”之称，可用于解释构成恒星和行星的物质如何获得质量。发现希格斯玻色子对物理学研究具有里程碑意义。不过，仍有很多谜团等待物理学家寻找答案，例如暗物质和暗能量。最新计算结果显示暗物质在宇宙中的比重达到27%，导致星系分离的暗能量的比重占到68%，构成星系、恒星和行星的可见物质的比重只有区区5%。

其他未解之谜包括“宇宙内的反物质为何数量极少?”以及“是否存在其他新粒子?”。138亿年前，大爆炸产生的物质和反物质数量相同。很多物理学家推崇一项尚未被证实的理论，即超对称性理论。超对称性理论认为所有基本粒子都有一个质量更大但不可见的“超级伴侣”。

揭开这些谜团需要科学家深入了解宇宙的构成。现在，科学家将希望寄托于将于2015年3月重启的大型强子对撞机上。大型强子对撞机实验参与者、利物浦大学物理学教授塔拉-希尔斯表示：“我们尚未完全了解宇宙。”在工程师忙于对强子对撞机进行整修之时，物理学家则对对撞机2010年以来获取的海量数据进行分析，希望能够发现有价值的东西。CERN的蒂齐亚诺-卡姆伯莱希指出：“比较容易做的事情我们都已经做完了。现在，我们要进行深入研究，寻找我们未知或者此前不可知的东西。我们经常说天文学家的工作更简单一些，因为他们能够看到自己正在寻找的东西。”

大型强子对撞机的粒子对撞能够将能量转化成物质。科学家的目标是在亚原子碎片中寻找基本粒子，帮助他们进一步了解宇宙。升级之前，强子对撞机在最大功率下每秒可进行5.5亿次对撞。对撞机操作组负责人麦克-拉蒙特在环形隧道内接受采访时指出：“我们竭尽所能，增加对撞次数。这是我们的黄油和面包。对海量数据进行筛选是一项巨大挑战，但我们需要通过筛选剔除无用的数据，从中挑选中我们感兴趣的东西。”大型强子对撞机虽然是顶尖科技的产物，但工作人员在隧道内巡查时却骑着科技含量极低的自行车。

CERN的超级计算机能够在几微秒内发现对撞产生的更加价值的物质，供物理学家进行分析。随后，世界各地数以千计的物理学家对对撞结果进行分析，进一步加深对宇宙物质的认知。CERN发言人詹姆斯-吉勒斯表示：“我们希望了解粒子的行为，了解它们为何以及如何聚集在一些，在微观尺度下构成我们称之为原子和核子的极其微小的东西，在较大尺度下构成我们称之为人、椅子和建筑的日常事物，以及在更大尺度下构成行星、恒星系统和星系。”

CERN的研究工作让缺乏相关物理学知识的普通公众一片茫然。为了帮助公众了解他们的研究工作，科学家尽可能用通俗易懂的语言进行解释。皮耶路易吉-贝坎帕纳表示：“每个人都知道电子是什么，尤其是将手指放入电源插座的时候。”贝坎帕纳的研究小组刚刚对标准模型进行了迄今为止最为详尽的验证。标准模型上世纪70年代提出，是粒子物理学最重要的理论基础。

坎帕纳的团队对Bs粒子的变化进行了有史以来最精确的测量。测量结果显示，在每10亿个Bs中，只有极少数衰变成更小的粒子μ介子并且是成对出现。在专家们眼里，这一发现足以与发现有着“上帝粒子”之称的希格斯玻色子相提并论。

希格斯玻色子由英国物理学家彼得-希格斯1964年提出，用于解释一种怪异的现象，即为何一些粒子拥有质量，而其他粒子——例如光线——没有质量。据信，希格斯玻色子就像是泡在糖浆中的叉子。当把这个叉子举起来，暴露于充满灰尘的空气中时，一些灰尘穿过叉子，绝大多数灰尘粘在叉子上。换句话说，获得质量。质量产生引力，引力将粒子聚集在一起。

标准模型是一项可信赖的理论，但仍无法解释引力，也无法解释暗物质和暗能量。暗物质和暗能量在宇宙的构成中占绝大多数比重，科学家根据普通物质受到的影响推断出它们的存在。一些物理学家支持超对称理论。这一理论认为每一种已知粒子都有与之相对称的镜像粒子。吉勒斯表示：“我们拥出了相应的理论，可以描述我们周围所有的正常可见物质。不过，可见物质在宇宙中的比重只有大约5%左右。”

大型强子对撞机取代1989年至2000年服役的大型电子-正电子对撞机。这台对撞机2008年服役，后来因出现故障不得不进行为期1年的整修。强子对撞机对撞时的能量达到8 TeV，相比之下，大型电子-正电子对撞机只有0.2 TeV。在投入5000万瑞士法郎(约合5100万美元)进行升级之后，强子对撞机进行对撞实验时产生的能量可达到14 TeV。物理学家乔尔-古尔德斯特恩表示：“每次分析完大量数据，总有人找个理由，开香槟庆祝。随着数据分析工作的继续，这样的理由越来越少。”