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欧洲核子中心希望到2012年找到"上帝粒子"



欧洲核子中心称,尽管对撞机运行之初故障不断,但如今他们已赶在计划之前

欧洲核子中心称,尽管对撞机运行之初故障不断,但如今他们已赶在计划之前

(Keystone)

欧洲核子研究中心(CERN)的科学家希望到2012年能够发现-或者驳斥-“大爆炸”理论中关键粒子的存在。

欧洲核子中心董事鲁尔夫·赫尔(Rolf Heuer)表示,从世界最大的粒子加速器-大强子对撞机-得到的发现结果足以让该中心相信,他们在寻找希格斯玻色子(Higgs boson)方面正在取得进展。

“我可以说,到明年年底,我们就能解决莎翁的‘生存还是毁灭’的问题,”他在周一于法国格勒诺布尔举办的重要会议上向记者们透露。有大约700名主要粒子物理学家参加了本次会议。

希格斯玻色子有时也被称为“上帝粒子”(God particle),是关于“大爆炸”粒子物理学理论标准模型的关键。普遍认为它给予宇宙中其它物体和生物以质量。

赫尔汇报说:“中心的科学家们顺利地测试了标准模型。他们现在已做好准备,将我们带进未知领域。我们还缺少至今仍未发现的希格斯玻色子。”

这是让粒子物理学家“兴奋的时代”,他强调,因为核子中心的两个科学家小组最近取得了新的发现。

了解宇宙

长27公里的环状大强子对撞机深深埋藏在日内瓦附近的法瑞边境,这里进行着6项实验。

去年,对撞机首次令两个质子束发生撞击-在大爆炸发生后最初1、2皮秒(10-12秒)的模拟条件下,这些微粒以惊人的速度在通道内相撞。

这种次原子范围内撞击的目的在于提升人类对亿万年前宇宙形成过程的了解。

对撞产生的能量在今春创下新的纪录,生成大量新资料以供分析,而科学家们开始逐步确定预期能发现希格斯玻色子的高能量的精确水平。

到2012年底,粒子对撞才能达到足够规模。当对撞机能以全速运转时,会产生相当于今天20倍的对撞能量。

“相当兴奋”

3年多前,这部价值100亿美元(合80亿瑞郎)的大型机器出师不利。项目在启动仅9天后就因故障暂停,原因是焊接不良的电子部件过热熔毁,给这部深埋地下100多米处对撞机的超导磁铁和其它部件造成昂贵损失。

对撞机的修理与改良耗费了4000万美元。自2009年11月重新启动后,对撞机运转正常,为科学家提供了无价的资料,用赫尔的话说,足以弥补失去的时间。

“到目前为止收集到的资料相当于对整个2011年的预期数量,”赫尔补充道。

意大利帕多瓦大学物理学家法比奥·茨维纳(Fabio Zwirner)在会议中指出,“许多新结果令人相当兴奋”,但物理学家们仍然不能确定,他们是看到了找到这种粒子的“线索”,还是正在一头扎进数据错误。

物理学家们还希望这部对撞机能帮助他们看到与了解其它悬而未决的现象,例如暗物质与反物质。

物理学家们曾以为质子与中子是原子核的最小组成部分,但对撞机揭示出,它们是由夸克(quarks)和胶子(gluons)组成,而且还存在其它的能量与粒子。

如果探测不到希格斯玻色子,某些物理学家认为这一领域会变得更加有趣,因为他们将被迫改写物理学中标准模型理论-电弱理论。

大强子对撞机资料

这部对撞机的制造花费了大约15年时间。

在它问世之前,芝加哥兆电子伏特加速器(Tevatron)曾是最大的粒子加速器。但这部对撞机的长度是芝加哥那部的4.5倍,其质子束中蕴含的能量也要强出大约50倍。

来自60个国家的1万名左右科技人员参与了对撞机及其大型粒子侦测器的设计与制造。

大强子对撞机目前以3.5兆电子伏特能量运行,它将在2013年接受升级,以便从2014年起以7兆电子伏特能量运行。

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运行原理

两个高能量质子束在大强子对撞机内对撞,以寻找不稳定粒子。

质子束中含有数以亿万计的质子,在成千上万个超导磁铁的引导下,它们以光速在对撞加速管内环绕。

这些质子束通常是在两个真空加速环内移动,但它们会在4个碰撞点相撞,这4个点的缩写分别是:ALICE、ATLAS、CMS和LHCb。

在运行期间,侦测器每秒可测到多达6亿次对撞,实验目的是从收集到的资料中找到极其罕见质子活动的踪迹,例如还未被发现的希格斯玻色子-也就是所谓“上帝粒子”-的生成。

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(编辑:Marc-André Miserez于Grenoble,译自英文:小雷), 瑞士资讯swissinfo.ch及通讯社


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