世界最強大粒子加速器“王者歸來” 有望揭示宇宙更多奧秘

2022-04-26 08:44:40來源：科技日報

據歐洲核子研究中心官網近日報道，經過3年多維修和升級，世界上最強大的粒子加速器——大型強子對撞機(LHC)“王者歸來”。4月22日，兩束質子以4500億電子伏特(450GeV)的注入能量在LHC約27公里的環周圍以相反方向循環，這標志著該設施新一輪數據收集工作正式開始，預計將持續4年。

歐洲核子研究中心光束部門負責人羅德里·瓊斯說：“這些光束在注入能量時循環運動，含有相對較少的質子。盡管高強度、高能量的碰撞還要等幾個月，但第一批光束成功注入標志著在經歷漫長關閉期后，加速器成功重啟。”

LHC于2008年啟動，通過模擬大約138億年前宇宙大爆炸后的狀況，幫助科學家們發現了宇宙誕生后突然涌現出的基本粒子，其中最引人矚目的是希格斯玻色子，它于2012年在LHC中被首次發現，被稱為“上帝粒子”，也被認為是賦予其他粒子質量的基本粒子。

研究人員指出，由于進行了廣泛升級，LHC的第三輪運行預計將產生數量創紀錄的碰撞，碰撞的能量也將達到13.6萬億電子伏特，這使科學家們能夠收集到創紀錄的數據，從而使來自世界各地的物理學家能夠詳細研究希格斯玻色子，同時對粒子物理學標準模型及其各種擴展理論開展迄今最嚴格的測試。

在第三輪運行中，除了此前在LHC上運行的緊湊渺子線圈、超環面儀器、LHC底夸克、大型離子對撞實驗ALICE等外，還將有兩個新實驗，即國際前向搜索實驗(FASER)和LHC的散射和中微子探測器(SND@LHC)亮相。這兩個實驗旨在尋找超越標準模型的物理學、特殊的氫—氦對撞，以測量反質子在這些碰撞中產生的幾率，以及涉及氧離子的對撞，這將讓科學家們獲得更多與宇宙射線物理學和夸克—膠子等離子體(宇宙爆炸后不久存在的一種物質狀態)。此外，FASER實驗中微子子探測器FASERν和SND@LHC將首次測量在粒子對撞機上產生的中微子，因此有可能開啟中微子物理學的新領域。

LHC按照計劃重啟了。它是迄今為止人類建造的最大的粒子對撞機，也為拼上人類物理學完整拼圖立下過汗馬功勞。升級之后，LHC可以觸及更高的能級，產生更多數量的碰撞。大型對撞機，是物理學研究最為尖端的設備之一，造價不菲，常需要國際合作共同完成。它利用高速粒子對撞出高能量，揭示極端物理現象。LHC的升級，可以將微觀粒子世界看得更為分明，對各種理論和模型，進行進一步驗證。啟動于2008年的LHC，目前仍承載著全世界諸多高能物理學家的期待。(劉霞)