揭秘欧洲大型强子对撞机

　　实习生 张梦然

　　近日，欧洲核子物理研究中心(以下简称欧核中心)在其官方网站发布消息称，该中心将于4月6日对外界敞开大门，向公众提供参观大型强子对撞机(LargeHadronCollider，简称LHC)的机会，这一动作也间接表明，他们对LHC的研发工作已经收尾。LHC不仅是世界上功能最强大的粒子加速器，也是世界上规模最大的机器，人力、物力投资和预期的科研成果都使其跻身“大科学实验”行列的首位。LHC的研发使得一向低调的欧核中心备受关注：如此大型的实验机器，其意义究竟何在，研发单位的目的又何在，投入的资本与回报的价值是否能成正比？LHC每一步的动向犹如不断投向水面的石子，激起的波澜从未平息。

　　欧核中心与LHC

　　欧核中心位于法国与瑞士的交界处，作为欧洲第一个联合研究机构，拥有占世界半数的粒子物理学家和不同类别的技术支持人员，这也使得LHC实验的每一个研发步骤都能得到专业的指导。欧核中心是每秒钟都可能产生奇迹的地方，也是万维网真正的发源处，正是计算机专家蒂姆·伯纳斯-李为了提高中心内科学家相互协作的效率，开发了万维网的客户端和服务器端，才使我们有了今天熟悉的因特网。

　　LHC9年前开始建造，现主体位于地下100米深的一条周长达27公里的环形隧道里，走完全程要花4个多小时。其一旦启动，可以把质子束流分别加速到7TeV(TeV为万亿电子伏特)的超高能量并使之对撞，对撞的实质其实是夸克和胶子之间的碰撞，最猛烈时释放的能量约为2TeV。对撞完成后，LHC将协同巨型探测器一起用于对称性破缺和质量起源课题的研究，寻找新粒子和新的物理现象，探求宇宙形成的秘密。

　　物质为什么会有质量

　　我们来自何处，这个命题看似不会在物理实验室中产生，但这正是欧核中心一直以来试图解决的。LHC在使用过程中能使质子对撞达到无可企及的高能状态，这一能量可与宇宙大爆炸后不久的状态相比，其碰撞之后的产物正是物理学家们寻觅物质起源的依据，即是一种实验室里的重现。

　　根据标准模型的预言，尚存最后一种未被发现的粒子———希格斯粒子。经常有人用这样的浅例来说明希格斯粒子：我们常在电视里看到赌轮盘猜数，小球的运动方程式对于轮盘的转轴来讲具有对称性，但是小球停止的位置却永远是不对称的。这就是自发性对称破缺，其要求统一场论中必须有一种自旋为零的粒子存在。希格斯粒子负责引导规范变换中的对称性自发破缺，因此是惯性质量的源头，称之为标准模型的基石，有了它的加入，不仅标准模型理论会检验并扩展到完美化，物质质量起源之谜也将会揭开。

　　欧核中心一直意欲从对撞中找寻希格斯粒子。2000年，欧核中心的研究人员通过当时最大的正负电子对撞机LEP攫取了115GeV(GeV为十亿电子伏特)的希格斯粒子，这一消息让物理学家激动不已，但统计到的数据却不足以做出任何定论。如今粒子物理学界正热切等待着LHC的第一批成果，从首次对撞到开始实验需要半年以上的时间，如无意外，相关数据大约等到2009年就能获得。

　　开启了黄金时代还是全无价值？

　　自LHC建立之初，反对的声音就一直没有平息过，有学者创建了粒子模型试图证明：LHC运转的结果只能为空。LHC不会找到希格斯粒子，顶多只能停留在上一代超质子同步加速器的水平；夸克与轻子能且只能分为三代，LHC不会对此有所突破，对标准模型的完善亦毫无意义；也许束流对撞的结果会产生不同的物质，但如果说这就与宇宙的形成有关，未免过于虚幻，想从中知道物质的起源更显得荒谬。

　　面对种种不同的声音，欧核中心的科学家仍然满怀信心，研发的脚步虽几次受阻但从未曾停滞。科学界也普遍持看好的态度，纷纷将其评为2008年最受关注的科研事件之首。其意义正如《科学》杂志所评价的：“即使LHC只能贡献少量科研数据，那也足以被视为重大进展。”

　　探求宇宙的起源、从虚无中创造物质，这一幕因酷似圣经旧约中的创世纪而被染上些许宗教色彩，而对于LHC是否能真正有助于人类理解物质的本质，构建所有物理现象的统一理论，物理学家们也同样怀着宗教般的虔诚而期待着。