总能量达七兆电子伏特 ＬＨＣ成功对撞年底前要暗物质现形

2010-03-31 14:05 作者:阎纪宇

被视为本世纪最重要科学研究之一的大强子对撞机 LHC（ Large Hadron Collider ）实验，台湾时间30日下午，在瑞士、法国交界处的欧洲核子研究中心，地下100公尺深、长 达27公里的环形隧道内，再度启动。

人类高能物理学与粒子物理学研究卅日开启新纪元，位于法国与瑞士边界的“大强子对撞机”（Large Hadron Collider，ＬＨＣ）中欧夏令时间卅日下午一时六分，让两束能量各达三．五兆电子伏特（TeV）的质子束以逼近光速的速度对撞，总能量达到七兆电子伏特，一举打破历来所有粒子加速器的纪录。

对撞能量破纪录 迈向全新探索领域

如此高能量的对撞可望产生未知的基本粒子与物理效应。负责ＬＨＣ建造与运转的欧洲粒子物理研究中心（ＣＥＲＮ）主任豪尔说：“今天是粒子物理学家了不起的一天。许多人对这一刻期待已久，他们的耐心与努力终于有了回报。”

这次对撞是由ＬＨＣ的超环面仪器（ＡＴＬＡＳ，又称超导环场探测器）侦测并记录，部门发言人贾诺蒂女士说：“拥有这种破纪录的对撞能量之后，ＬＨＣ的实验踏进一个浩瀚的领域，开始探索暗物质、新作用力、新维度与希格斯玻色子。”

捕捉“上帝粒子” 要等二○一三年后

ＣＥＲＮ物理学家布许缪勒更乐观表示，研究团队今年底之前就可望让暗物质现形。至于希格斯玻色子则需更高能量的对撞，可能要等到二○一三年之后。

暗物质约占宇宙总质量二三％，远高于一般物质的四．六％，但因完全不发射任何电磁波，目前只能透过重力效应测知其存在。希格斯玻色子则是粒子物理学标准模型（Standard Model）中，最后一种虽经理论预测但尚未发现的粒子，攸关物质为何具有质量的奥祕，又有“上帝粒子”之称。

可望验证超对称粒子 模拟“大霹雳”

对于可能代表新空间维度的较重粒子，目前其他的加速器只能侦测到一兆电子伏特，而ＬＨＣ可望将这个质量上限提高一倍，还可望验证粒子是否有相对应的超对称（ＳＵＳＹ）粒子，模拟宇宙肇始的“大霹雳”状态。

未来ＬＨＣ将持续运转十八到廿四个月，累积大量实验资料，供全球物理学家深入研究，然后停机维修一段时间，彻底解决两项设计与建造的疏失。一旦重出江湖，ＬＨＣ将挑战下一座里程碑，尝试总能量十四兆电子伏特的质子对撞，将人类物理学研究推向另一个新领域。

ＬＨＣ造价约一百亿美元，堪称史上最昂贵的机器，主体结构是一道廿七公里长、供质子绕行对撞的地下环型隧道，二○○八年九月十日正式启用。先前有人言之凿凿，声称ＬＨＣ会制造出黑洞或奇异物质（strangelet），导致地球毁灭，ＣＥＲＮ则强调这类风险微乎其微，杞人忧天实无必要。