隨著希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)，歐洲核子研究中心展望未來(lái)的粒子探索 

大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)全長(zhǎng)達(dá)到了27公里，而新的超級(jí)對(duì)撞機(jī)將具有80公里的對(duì)撞軌道

       總部位于瑞士日內(nèi)瓦的歐洲核子研究中心粒子物理研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃打造新的地下粒子加速器，周長(zhǎng)達(dá)到了50英里，大約為80公里，是當(dāng)前位于瑞士和日內(nèi)瓦邊境的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)規(guī)模的三倍左右。自今年夏天歐洲核子研究中心發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子以來(lái)，提出了新的對(duì)撞機(jī)建造計(jì)劃，科學(xué)家們希望能揭開(kāi)宇宙中的引力之謎，比如引力是否是四大基本力之一、為何引力比其他基本力低了數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)。

       這臺(tái)超級(jí)對(duì)撞機(jī)將用于解決宇宙中新的未解之謎，引力在分子水平上的相互作用機(jī)制，歐洲核子研究中心稱在2025年前該粒子加速器不太可能建成，但研究團(tuán)隊(duì)希望這臺(tái)超級(jí)對(duì)撞機(jī)有一個(gè)良好的開(kāi)端，目前使用的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)在經(jīng)歷25年的等待后于2008年才開(kāi)始導(dǎo)入質(zhì)子束進(jìn)行第一次全軌道試驗(yàn)。

       歐洲核子研究中心的科學(xué)家小組正在考慮一系列的對(duì)撞機(jī)任務(wù)選項(xiàng)，目前這臺(tái)價(jià)值46億美元的粒子對(duì)撞機(jī)已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期目的。除了新建一處新的超級(jí)對(duì)撞機(jī)外，研究人員還設(shè)想了另一種方案，即拆除當(dāng)前的全長(zhǎng)達(dá)到26公里，約為17英里的對(duì)撞機(jī)隧道，這條隧道位于日內(nèi)瓦湖附近的150米地下深處，拆除隧道后在原位置上建立更靈敏的探測(cè)設(shè)備。無(wú)論哪種對(duì)撞機(jī)建造計(jì)劃都要耗資數(shù)十億美元，其費(fèi)用將有歐洲核子研究中心的二十個(gè)成員國(guó)共同承當(dāng)。

       研究人員認(rèn)為新的對(duì)撞機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵性的研究領(lǐng)域是探索引力之謎，因?yàn)槟壳拔覀冞€不清楚引力在粒子尺度上的作用方式和大型天體如行星、恒星和太陽(yáng)系的作用機(jī)制有何區(qū)別。之所以要打造新的粒子對(duì)撞機(jī)，是因?yàn)榭茖W(xué)家們擔(dān)心科學(xué)發(fā)現(xiàn)可能會(huì)因?yàn)閷?duì)撞機(jī)的發(fā)展過(guò)程沒(méi)有更上而受到停滯。彼得·希格（Peter Higgs）在1964年首次提出希格斯玻色子的理論，最后等待了58年這個(gè)想法才被最終驗(yàn)證。在1983年，有科學(xué)家第一次提出了建造粒子對(duì)撞機(jī)，但建造工作直到1998年才開(kāi)始。

      大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的工作原理是將粒子束通過(guò)27公里環(huán)形軌道加速對(duì)撞，觀察會(huì)出現(xiàn)哪些現(xiàn)象，目前一組由十八位科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)正在制定一個(gè)歐洲核子研究中心路線圖，其中包括了新的對(duì)撞機(jī)設(shè)計(jì)。最新的調(diào)查評(píng)估認(rèn)為新的對(duì)撞機(jī)軌道可以安裝在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)隧道接口，或者也可以重新布設(shè)更新、更長(zhǎng)的隧道，使得可用周長(zhǎng)達(dá)到了80公里。

       本周在波蘭克拉科夫市將舉行的歐洲戰(zhàn)略籌備組會(huì)議上對(duì)該議題進(jìn)行討論。根據(jù)倫敦大學(xué)學(xué)院物理學(xué)教授喬恩·巴特沃思（Jon Butterworth）介紹：“這臺(tái)新的超級(jí)對(duì)撞機(jī)將探索物理學(xué)的前沿，現(xiàn)在我們需要對(duì)粒子物理研究計(jì)劃進(jìn)行深遠(yuǎn)的考慮，比如可以升級(jí)目前使用的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，但最終我們還是需要新的、更強(qiáng)大的超級(jí)對(duì)撞機(jī)?！?/strong>