科學(xué)家稱大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)或?qū)⒔忾_暗物質(zhì)之謎

任天

據(jù)國外媒體報(bào)道，2012年，希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)令整個(gè)科學(xué)界歡呼不已。在粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型中，希格斯玻色子是其他粒子質(zhì)量的來源。它的發(fā)現(xiàn)，是歐洲核子研究中心（CERN）大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（Large Hadron Collider，LHC）最令人矚目的成就，也是對(duì)這座世界最大粒子加速器的最好認(rèn)可。近日有科學(xué)家稱，我們完全有足夠的理由期待，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)能在未來幾年內(nèi)帶來更加偉大的發(fā)現(xiàn)，或許能解開歷史上最重要的一個(gè)謎題。

莫妮卡.鄧福德（Monica Dunford）博士來自美國加利福尼亞州，現(xiàn)在是德國海德堡大學(xué)的研究人員。直到2013年之前，她都在瑞士的歐洲核子研究中心工作。她是廣受好評(píng)的紀(jì)錄片《粒子狂熱》（Particle Fever）中描述的六位科學(xué)家之一。該紀(jì)錄片記述了2008年在歐洲核子研究中心利用大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)進(jìn)行的第一輪實(shí)驗(yàn)，正是這些實(shí)驗(yàn)催生了2012年希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)。

發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子是大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）的最初目標(biāo)之一，但屬于LHC最重要的時(shí)刻或許正要來臨。“我最感興趣的事情之一是創(chuàng)造和發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)。”莫妮卡.鄧福德博士說，“從對(duì)宇宙的測量中我們知道，宇宙的25%是暗物質(zhì)，但我們根本不知道暗物質(zhì)是什么。如此巨大的一部分，你卻完全不知道是由什么組成的。我們或許能通過衰變產(chǎn)物制造出一種暗物質(zhì)的候選粒子。如果能在LHC中把它制造出來，那就將在天文學(xué)測量和實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)物之間建立起極大的聯(lián)系。”

對(duì)于這是否將是LHC迄今為止最為重要的發(fā)現(xiàn)，她說：“我個(gè)人認(rèn)為是的。這將是一個(gè)比希格斯玻色子更為偉大的發(fā)現(xiàn)。對(duì)于希格斯玻色子，我們已經(jīng)有了非常堅(jiān)實(shí)的理論預(yù)測基礎(chǔ)；但對(duì)于暗物質(zhì)，我們并不知道它會(huì)是什么樣子。”

她補(bǔ)充說：“我們已知的粒子中沒有能夠解釋暗物質(zhì)的，更不用說暗能量了。所以，如果我們能直接在LHC中制造出暗物質(zhì)粒子，那將是我們了解宇宙組成道路上的一大步。”

莫妮卡.鄧福德博士于2006年來到歐洲核子研究中心，參與了這一世界最大粒子加速器的最初建立和發(fā)展。“一開始我們?cè)诮ㄔ焯綔y器。”她說，“當(dāng)時(shí)真是很棒，雖然壓力很大，但感覺很好。我們的核心團(tuán)隊(duì)大概有幾百人，日夜工作。”

在經(jīng)歷了最初階段之后，研究團(tuán)隊(duì)開始對(duì)探測器獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，相比之下這些工作就沒那么有趣了。“一開始，在希格斯玻色子還沒有被發(fā)現(xiàn)的時(shí)候，我們的工作壓力很大。”莫妮卡.鄧福德博士接著說，“我們有著一大堆的數(shù)據(jù)，人們常常在問‘它在那里嗎？我們能看到它嗎？到了宣布結(jié)果的2012年，這種壓力達(dá)到了白熱化。我覺得，在我的職業(yè)生涯中這樣的時(shí)刻肯定不會(huì)再有第二次了。”

希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)不僅是物理學(xué)的重大突破，而且也是對(duì)耗資91億美元建設(shè)和維持大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的回報(bào)。然而，當(dāng)時(shí)包括斯蒂芬.霍金在內(nèi)的一些科學(xué)家，實(shí)際上是支持不要發(fā)現(xiàn)這種粒子的。

2013年，有報(bào)道援引霍金的講話稱，如果希格斯玻色子沒有被發(fā)現(xiàn)，那事情就會(huì)變得“更加有趣”，因?yàn)檫@將使新宇宙理論的出現(xiàn)成為可能。莫妮卡.鄧福德博士對(duì)此表示，即使沒有發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子，物理學(xué)也會(huì)同樣有趣。“自然就是自然。”她說，“我們?cè)谂议_它的奧秘。我們認(rèn)為希格斯玻色子存在，但如果自然界中存在不同的東西，那可能反而更好。我們就要重新回到繪圖板之前。但這并不能稱之為失敗，沒有看到任何東西也同樣令人振奮，只是對(duì)于理論研究的同事們來說，這意味著將有更多的工作等待著他們。”

目前，我們還不知道大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的概率能有多大。許多理論，特別是標(biāo)準(zhǔn)模型都預(yù)測了暗物質(zhì)的存在。如果大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)無法發(fā)現(xiàn)它，那我們可能還需要建造更大的儀器。

2015年，LHC中兩個(gè)質(zhì)子束對(duì)撞的能量將增加為原來的兩倍，達(dá)到13TeV，這在粒子加速器中是空前的。莫妮卡·鄧福德博士稱，這將為發(fā)現(xiàn)新粒子帶來“極大的潛力”，特別是對(duì)暗物質(zhì)的探索，甚至是其他我們目前還未知的粒子。無論未來如何，LHC已經(jīng)證明了國際合作能帶來多么偉大的成就。歐洲核子研究中心是一個(gè)非常國際化的組織，科研人員為了同樣的目標(biāo)在努力工作。莫妮卡·鄧福德博士希望，隨著媒體的關(guān)注度不斷提高，公眾能切實(shí)感受到到基礎(chǔ)物理學(xué)的重要性。

（本文轉(zhuǎn)自新浪科技）