全世界最大的科學(xué)實驗設(shè)備——大型強子對撞機(jī)（LHC）在兩年的維護(hù)升級后將在本月重新啟動。
繼2012年發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子，也就是廣大媒體宣傳的“上帝粒子”后，大家對歐洲核子研究中心27公里長的粒子加速器的新發(fā)現(xiàn)明顯有了更高期許。
希格斯玻色子是質(zhì)量之源的一種可能解釋，在1964年由彼得·希格斯和其他幾位科學(xué)家提出，這項發(fā)現(xiàn)令彼得·希格斯和弗朗索瓦·恩格勒獲得2013年諾貝爾物理學(xué)獎。
為什么整這么久才發(fā)現(xiàn)呢？正如愛因斯坦在質(zhì)能等價方程(E=MC2)里說的，一個粒子的質(zhì)量就是它所含能量的衡量，粒子越大能量越大，反過來說，要創(chuàng)造一個大粒子所需的能量也更大。簡單說，大型強子對撞機(jī)使用1260億伏特才有足夠的能量進(jìn)行質(zhì)子束碰撞以創(chuàng)造希格斯玻色子。在粒子物理學(xué)中通常用質(zhì)量替代表達(dá)能量，1260億伏約等于2.24x1025kg，是單質(zhì)子的127倍。
所以這兩年對LHC的升級就是添加更強力的電磁鐵以足夠把兩束質(zhì)子加速到6.5兆伏特，把潛在碰撞能量從2012年的8兆伏特提升到13兆伏特，才足以可能創(chuàng)造并探測到更大質(zhì)量的粒子。LHC下個預(yù)期目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)如Z-粒子、新希格斯玻色子之類的新粒子，乃至暗物質(zhì)粒子。
1983年歐洲核子研究中心發(fā)現(xiàn)了Z粒子是自然界4種基本力的攜帶粒子：引力、電磁力、強力和弱核力，其所攜帶的弱核力與亞原子反應(yīng)有關(guān)。理論上認(rèn)為下一個被發(fā)現(xiàn)的粒子將是Z玻色子，或者是Z'。這將幫助我們了解理論上認(rèn)為的引力攜帶者:引力子，只是還未被發(fā)現(xiàn)。
把宇宙的組成作為整體來看，我們目前只了解它的5%，剩下的95%大約由68%的暗能量和27%的暗物質(zhì)組成。84%之多的宇宙質(zhì)量是黑暗的，未被任何的已知手段探測到過，若LHC能為我們照亮這個未知的黑暗領(lǐng)域，人類對宇宙的探索之旅就能大步邁進(jìn)。
有了升級后的LHC可以制造更高的碰撞能量以及發(fā)現(xiàn)新粒子的可能，無論目前的理論是否成立，這于我們對自然法則和現(xiàn)有理論模型的基礎(chǔ)理解具有超凡意義。
有些人也許對LHC七千萬歐元左右的升級預(yù)算頗有言辭，確實，在這個財政緊縮的時代這么一大筆預(yù)算比公共資金還高。但是它可能在許多領(lǐng)域帶來的重大突破也不能被忽視，比如醫(yī)療成像技術(shù)。就算考慮到歐洲核子研究中心未來的開銷將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過七千萬歐元，它在物理學(xué)、數(shù)學(xué)、工程學(xué)教育方面扮演的角色也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實際創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價值。
