大型强子对撞机寻找上帝粒子LHC马戏团
2008/9/18/15:12 来源：三联生活周刊 2008年9月10日，“地球上最伟大的科学演出”拉开帷幕，位于法国和瑞士边境的大型强子对撞机开撞。这个全球排名第一的“大科学”工程挑起了全世界公众的神经，除了激动，他们更多的是好奇、恐慌和疑虑。
“上帝粒子”芳踪难觅
这些天，大型强子对撞机(LHC)差不多被渲染成“黑暗传说”的主角，制造黑洞毁灭地球的传言沸沸扬扬，甚至有一位印度少女因害怕世界末日降临而喝农药自杀。
也难怪人们把它想象得恐怖又神秘。LHC隶属目前世界上最大的物理实验室——欧洲核子研究中心，他们花了30年时间，耗资60亿美元，在地下100米处挖了一个周长27公里的隧道，圈地面积有450个“鸟巢”那么大，然后放入巨型机器。一大堆顶级聪明的科学家在不见天日的地洞里终日忙碌，很容易被人联想到秘密和阴谋。
这台周长约是半程马拉松的大机器，能够将两束质子分别加速到99.9999991%光速，然后让二者迎头相撞，每个质子携带的能量相当于一辆重400吨的火车以时速200公里的速度前行时所具有的能量。科学家们则坐在监测器和电脑前，等着看质子束们“头破血流”后的“好戏”。他们能看到什么？他们为什么和粒子们过不去？
物理学家有他们的大梦想。人类对宇宙的认识并不完整，对一些问题苦苦思索却始终没有答案，比如人类来自何处？世界由何构成？宇宙最初是什么样子？质量如何从无到有？物理学家似乎是在研究上帝生活史，为此他们提出很多理论，然后制造出庞大的机器来检验这些理论是否正确。于是粒子加速器诞生了，而LHC就是它们中规模最大、最先进的一个。
他们要用这个大家伙检验关于粒子和力的“标准模型”是否正确，做法是设法撞击出传说中的“上帝粒子”希格斯玻色子。希格斯玻色子是以英国物理学家彼得·希格斯的名字命名的，上世纪60年代他引入希格斯玻色子，解释了为什么粒子会有质量，粒子的质量到底从何而来，由此完善了粒子物理标准模型。1988年诺贝尔物理学奖得主利昂·莱德曼将希格斯玻色子誉为“上帝粒子”，意思是找到希格斯玻色子就洞悉了上帝。
这个模型已经经过多年精确实验的检验，但是唯独没有发现传说中的“上帝粒子”。40多年来，它一直芳踪难觅，和物理学家玩捉迷藏游戏。大多数物理学家认为，找不到是因为现有的粒子加速器无法产生质量如此之大的粒子，所以他们建造了威力更加强大的LHC。“LHC的研究具有判决性，如果真有希格斯玻色子出现，它一定能探测到，不像以往的实验设备存在漏网的可能性。”中科院高能物理研究所陈国明研究员对本刊记者说。
事实上，希格斯玻色子转瞬即逝，根本无法直接观测到。加速器中的粒子束碰撞能得到极大的能量，可以转化为一些稀有、奇异、已经不在现今宇宙中的粒子。这些粒子就像古代的钱币，能给我们提供一个观看过去的独特视角，但是它们非常“易碎”，在极短的时间内就会衰变成普通的粒子。
所以，“LHC在两束粒子流碰撞之处安装有巨型探测器，用于记录并测量每次对撞产生的上千个粒子。通过计算机处理探测到的稳定粒子留下的信号痕迹，科学家能够倒推出是否发现了新粒子。”中科院高能物理研究所副研究员贾宇对本刊记者说。
找到好还是找不到好？
此前有人认为，LHC发现希格斯玻色子的概率是30%。著名物理学家霍金曾与美国密歇根大学的高迪·凯恩教授打赌，认为LHC不会发现希格斯玻色子，赌注是100美元。鉴于霍金逢赌必输的经验，LHC找到希格斯玻色子的可能性或许会高一些。
当然这只是玩笑，拥护不同理论的科学家有他们自己的看法，看见曙光者有之，泼冷水的更是不乏其人。有人说，如果能顺利发现希格斯玻色子，将会一口气解决一大堆物理学难题;如果发现不了，要么就是标准模型有问题，要么就是量子理论有问题，不论如何，对物理学界都是一记重拳。
“上帝粒子”芳踪难觅
这些天，大型强子对撞机(LHC)差不多被渲染成“黑暗传说”的主角，制造黑洞毁灭地球的传言沸沸扬扬，甚至有一位印度少女因害怕世界末日降临而喝农药自杀。
也难怪人们把它想象得恐怖又神秘。LHC隶属目前世界上最大的物理实验室——欧洲核子研究中心，他们花了30年时间，耗资60亿美元，在地下100米处挖了一个周长27公里的隧道，圈地面积有450个“鸟巢”那么大，然后放入巨型机器。一大堆顶级聪明的科学家在不见天日的地洞里终日忙碌，很容易被人联想到秘密和阴谋。
这台周长约是半程马拉松的大机器，能够将两束质子分别加速到99.9999991%光速，然后让二者迎头相撞，每个质子携带的能量相当于一辆重400吨的火车以时速200公里的速度前行时所具有的能量。科学家们则坐在监测器和电脑前，等着看质子束们“头破血流”后的“好戏”。他们能看到什么？他们为什么和粒子们过不去？
物理学家有他们的大梦想。人类对宇宙的认识并不完整，对一些问题苦苦思索却始终没有答案，比如人类来自何处？世界由何构成？宇宙最初是什么样子？质量如何从无到有？物理学家似乎是在研究上帝生活史，为此他们提出很多理论，然后制造出庞大的机器来检验这些理论是否正确。于是粒子加速器诞生了，而LHC就是它们中规模最大、最先进的一个。
他们要用这个大家伙检验关于粒子和力的“标准模型”是否正确，做法是设法撞击出传说中的“上帝粒子”希格斯玻色子。希格斯玻色子是以英国物理学家彼得·希格斯的名字命名的，上世纪60年代他引入希格斯玻色子，解释了为什么粒子会有质量，粒子的质量到底从何而来，由此完善了粒子物理标准模型。1988年诺贝尔物理学奖得主利昂·莱德曼将希格斯玻色子誉为“上帝粒子”，意思是找到希格斯玻色子就洞悉了上帝。
这个模型已经经过多年精确实验的检验，但是唯独没有发现传说中的“上帝粒子”。40多年来，它一直芳踪难觅，和物理学家玩捉迷藏游戏。大多数物理学家认为，找不到是因为现有的粒子加速器无法产生质量如此之大的粒子，所以他们建造了威力更加强大的LHC。“LHC的研究具有判决性，如果真有希格斯玻色子出现，它一定能探测到，不像以往的实验设备存在漏网的可能性。”中科院高能物理研究所陈国明研究员对本刊记者说。
事实上，希格斯玻色子转瞬即逝，根本无法直接观测到。加速器中的粒子束碰撞能得到极大的能量，可以转化为一些稀有、奇异、已经不在现今宇宙中的粒子。这些粒子就像古代的钱币，能给我们提供一个观看过去的独特视角，但是它们非常“易碎”，在极短的时间内就会衰变成普通的粒子。
所以，“LHC在两束粒子流碰撞之处安装有巨型探测器，用于记录并测量每次对撞产生的上千个粒子。通过计算机处理探测到的稳定粒子留下的信号痕迹，科学家能够倒推出是否发现了新粒子。”中科院高能物理研究所副研究员贾宇对本刊记者说。
找到好还是找不到好？
此前有人认为，LHC发现希格斯玻色子的概率是30%。著名物理学家霍金曾与美国密歇根大学的高迪·凯恩教授打赌，认为LHC不会发现希格斯玻色子，赌注是100美元。鉴于霍金逢赌必输的经验，LHC找到希格斯玻色子的可能性或许会高一些。
当然这只是玩笑，拥护不同理论的科学家有他们自己的看法，看见曙光者有之，泼冷水的更是不乏其人。有人说，如果能顺利发现希格斯玻色子，将会一口气解决一大堆物理学难题;如果发现不了，要么就是标准模型有问题，要么就是量子理论有问题，不论如何，对物理学界都是一记重拳。
