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再用20年花1812亿元造对撞机值得吗?什么是大型强子对撞机?

 老姜s07mkqx69s 2019-01-31

这张大型强子对撞机的合成图像是由一位3D艺术家创作。电子束管用透明的电子管表示,反向旋转的质子束用红色和蓝色表示。图片:Daniel Dominguez/CERN

希格斯玻色子实际上是一个能渗透到所有空间的场,并拖曳着每一个穿过它的粒子。一些粒子在磁场中跋涉得更慢,这与它们的质量更大相对应。希格斯玻色子是这一领域的一种表现,物理学家们已经追求了半个世纪。LHC就是为了最终捕获这个难以捉摸的目标而建造。最终发现希格斯粒子的质量是质子的125倍,彼得·希格斯粒子和比利时理论物理学家弗朗索瓦·恩格勒(Francois Englert)因预测其存在而在2013年获得诺贝尔奖。即使有希格斯粒子在手,物理学家们也不能休息,因为标准模型仍然有一些洞。首先,它不涉及引力,而引力是爱因斯坦相对论的主要内容。它也没有解释为什么宇宙是由物质而不是反物质构成,反物质应该在时间之初以大致相等的数量被创造出来。

在暗物质和暗能量方面,它是完全沉默的,当它刚被创造出来的时候,还没有被发现。在大型强子对撞机启动之前,许多研究人员可能会说,下一个伟大的理论是超对称理论,它为所有已知的粒子增加了类似但质量大得多的双子星。这些重伙伴中的一个或多个可能是构成暗物质的粒子的完美候选者。超对称性开始解释重力,为什么它比其他三种基本力弱得多。在希格斯玻色子被发现之前,一些科学家希望这个玻色子最终会与标准模型预测的略有不同,这暗示着新的物理学。但是当希格斯粒子出现的时候,它是非常正常的,正好在标准模型所说的质量范围内。

虽然这对于标准模型来说是一个伟大的成就,但它却让物理学家们没有任何好的线索。一些人开始谈论“失去的几十年”,追寻那些表面上听起来不错,但似乎与实际观察不符的理论。许多人希望大型强子对撞机的下一次数据采集将有助于清理这一混乱局面。LHC于2018年12月关闭,进行为期两年的升级和维修。当它重新上线时,它将能够以每秒两倍的碰撞次数,以略微增加的能量粉碎原子。到时候它会发现什么,谁也说不准。人们已经在讨论用更强大的粒子加速器来取代它,它位于相同的区域,但体积是LHC的四倍。这一巨大的替代工程可能需要20年时间和270亿美元(1812.1亿元人民币)的建设资金,所以你觉得再用20年花1812亿元造对撞机值得吗?

博科园-科学科普|参考期刊文献: 《高能物理》

文:Adam Mann, Live Science

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