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大型强子对撞机将关闭2年进行全面检修

2013年01月03日 10:09   来源:腾讯科技   
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  大型强子对撞机将进行全面检修,以准备在2015年对暗物质、额外纬度和其它宇宙进行探索。

  腾讯科学讯(过客/编译) 当谈到关闭有史以来最强大的核粒子加速器时,并不仅仅是按下关闭按钮的问题。欧洲粒子物理研究所的工作人员正一步步的停下大型强子对撞机。下个月当最新一次试验结束之后,位于大型强子对撞机隧道内的巨大超导磁体必须进行升温,缓慢的从零下271摄氏度回升到室温。只有到那时,工程师们才能进入隧道开始他们的工作。

  这台设备去年帮助科学家们捕捉到难以捉摸的希格斯玻色子,现在需要关闭两年时间让工程师进行检修,以此来让对撞机在2015年达到它的最大能量。2008年9月大型强子对撞机首次启动几天后就发生了故障,从那以后,对撞机就被迫以一半的设计能量运行以避免再一次发生灾难。粒子加速器通过内部原子以接近光速的速度碰撞来揭示新的物理现象,这一切都是在一个8英里长的环形地下隧道里进行的。

  但是大型强子对撞机并不单是一台寻找希格斯玻色子的机器,它或许会揭开宇宙的其它秘密。比如说什么是隐藏在星系周围的暗物质,为什么我们是由物质组成而不是反物质。一位物理学家皮帕-威尔斯说道:“我们只进行了小部分的对撞机项目,仍然有很长一段路要走。新闻头条报道的发现只是开始,我们需要进行更多的精准测量来完善微粒的质量问题,并且更好的理解希格斯玻色子是如何产生的,以及它衰变成为其它粒子的方式。”

  就其本身而言,即使大型强子对撞机恢复更高能量,暗物质是难以发现的。“暗”这个词语指的就是这种物质既不会发出光线也不会反射光线,目前为止暗物质呈现的唯一方式就是把它运用在星系上。在地球上搜寻暗物质未能揭开它的组成,但是大型强子对撞机或许能够实现这一目标。一个称作超对称性的理论提出,组成宇宙的微粒数量是我们现在所了解的两倍。威尔斯认为增强大型强子对撞机的能量应该能提高科学家创造暗物质的机会,“相比现在来说那将是一个巨大的进步,我们将把对宇宙4%的了解提高到大约25%。”

  大型强子对撞机可以帮助我们揭开的另外一个神秘是为什么我们是由物质组成而不是反物质。大爆炸应当将等量的物质和反物质送入到早期宇宙中,但是现在我们看到的几乎全部是由物质组成的。大型强子对撞机内部的撞击产生了大量被称作底夸克的微粒和它们的反物质相对物,两者都是大爆炸的共同结果。通过研究它们的行为,科学家们希望了解为什么自然似乎更喜欢物质而不是反物质。

  工作于大型强子对撞机夸克探测装置的物理学家塔拉-希尔斯说道:“与超对称性或者希格斯玻色子不同,反物质没有理论让我们进行测试。我们不清楚为什么反物质表现的与普通物质有一点差异,但是或许那种差异能够使用更深层次的粒子物理学理论进行解答,但是我们尚未发现这一理论所包含的新物理现象。”

  增强大型强子对撞机的能量或许只是让科学家找到为什么重力如此微弱的原因。一个解释就是我们只承受了一小部分力,其余的以微观方式作用于额外的空间维度。剑桥大学高能物理学教授安迪-帕克说道:“我们所看到的重力场只是我们三维空间中的一部分,但事实上有许多重力场存在于第四、第五维度,或者你能幻想的任何纬度。”

  量子力学定义粒子表现的像波,而且当大型强子对撞机提升到更高的能量时,碰撞微粒的波长就会变得更短。当微粒的波长小到能够与额外纬度相匹配时,这些微粒就会突然感觉到更加强烈的引力。帕克说道:“你所期待的是当你获得足够的能量时,你能够突然发现额外纬度,而且引力变得更加强大而不是微弱无力。突然增加的额外引力将导致机器内部的微粒更加分散,这就会给科学家一个明显的信号,额外纬度是真实存在的。”

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(责任编辑:蒙昌乐)