机器纪元LHC重启粒子物理试验

阅历了两年的“休眠期”，欧洲原子能中心（CERN）从头启动了大型强子对撞机 (LHC)，大型机器的首要试验室——ALICE, ATLAS, CMS and LHCb估计在几周之后投入工作。2012年，对撞机试验室的科学家开端发现了令人瞩目的希格斯粒子，2013年2月，超负荷工作的LHC “关门歇业”，在试验室的休整期间，工程技能人员对首要设备做了检修和晋级，假设大型加速器和首要试验室的工作杰出，那么 LHC 和首要的试验室将会满负荷工作，最早在本年5月底、或6月初开端搜集试验数据。

试验室设备的晋级包含一项完全的检修——磁铁的超导衔接检修项目在上一年6月完结，LHC超导体的大部分现在冷却到1.9 K的工作温度，本年的3月7日，榜首批质子束被输送到27公里长对撞机“通道”的指定区域。本年5月，通过全面检修、晋级之后的 LHC将到达13 TeV的能级，进行新能级的质子束磕碰试验，这标志了“2.0版””LHC年代的降临。CERN的科学家将新一轮工作形式称之为“工作2”，之前“工作1”的磕碰能级为 8 TeV，“工作2”的磕碰能量简直适当于“工作1”的两倍，“工作2”13 TeV的能级仍低于LHC14 TeV的规划能级，“工作2”将在13 TeV的能级进行粒子束的磕碰，工程技能人员需求更多调试LHC超导磁体的时刻，使得它们逐步习惯14 TeV 试验能级。

更高的能级使得CERN的物理学家加深了对希格斯粒子的了解，在“工作2”的试验条件下，估计将有更多数量的粒子发作，添加的粒子数量适当于之前试验的10倍。科学家预期，“工作2”发作的数据量简直适当于“工作1”的5倍，物理学家将细心地从大试验数据中挑选有价值的信息。CMS试验室的发言人 惕兹亚诺·坎普瑞斯对群众媒体解说说，他们不会以非理性办法处理海量的数据，相反，科学家开发“工作2”的一个重要方针在于，查找粒子物理学规范模型以外依据的或许，查验物理学家立异思想的各种猜想与辩驳，特别要查找有关超对称理论(SUSY) 的依据，依据超对称理论的猜测，每一个基本粒子都有一个“超级同伴”，它们是迄今还未发现的“对称粒子”，粒子和对称粒子在性质上呈现奇妙的不同。“工作2”将会查找其它“新物理学”信号，包含额定空间维度、奇特粒子和暗物质等。

有用的数据处理技能使得现代科技插上了翅膀。对新物理学的探究短少理论灯塔的照射，寻觅新物理现象的进程与查找规范模型概念的希格斯粒子不同，物理学家在理论预期的指导下查找希格斯粒子，他们得到了理论灯塔的指引，科学家先是预言了希格斯粒子的存在，然后以试验手法查验了理论的预期。“五花八门”的理论超出了规范模型的规模，科学人士感到茫然、手足无措。有多少哲学家就有多少理论，存在太多彼此对立的理论假说，试验物理学家挑起了物理查验的重担， 他们用试验数据说话。

LHC的科研人员以规范模型为根底进行查验，而规范模型作出了一些极为准确的猜测，这好像具有某种挖苦意味。坎普瑞斯解说说，他们知道在13 TeV的能级将会发作怎样的物理现象，他们将会细心观测与理论猜测不同的任何误差。超对称理论SUSY有十分的吸引力，超对称理论作出过准确猜测。现在无法判别LHC何时将证明、或扫除规范模型以外的理论，或许在“工作2”敞开试验的榜首周，他们将会发现超对称理论SUSY的参数规模，或许要到2035年才干呈现效果。发现SUSY自身或许在LHC的能级以外，技能晋级的对撞机或许作出的准确猜测与它的“前身”——欧洲原子能中心的大型电子—正电子对撞机简直相同，大型电子对撞机曾协助物理学家适当准确地猜测了顶夸克的质量。

两个试验室将会“从头拜访”在“工作1”的数据中呈现的动摇、或许奇特的景象，两个试验室中的勘探器在“工作1”中发现了动摇的、或许奇特的数据，大多数的动摇、或许奇特的数据或许与规范模型的计算动摇有关，假设这些动摇的、奇特的数据在“工作2”的试验中以一种计算上明显的办法增长了，那么这或许意味着新物理学的呈现。ATLAS试验室的发言人戴维·查尔顿以为，曾经扫除的粒子候选目标，比如：B夸克，或许是一种其它类型的粒子，新的粒子类型会打破规范模型的规矩。

物理学家在“工作2”的试验中将查找暗物质的踪影，他们的查找办法不相同，假设难以捉摸的暗物质粒子在LHC的试验室呈现，那么科研人员不会直接地勘探到它们，相反，LHC的物理学家将在粒子磕碰试验中选用对迷失能量的查找办法，“迷失的能量”或许转化为暗物质，LHC的科学家在暗物质探究范畴好像走向首要竞争者的队伍，世界上许多不同的试验项目都在寻觅暗物质存在的首要依据。

CERN的物理学家和天体物理学家展开了很多评论，天体物理学家致力于在天文学范畴勘探暗物质。粒子物理学家和天体物理学家展开协作很有必要，添加两大物理学范畴的沟通协作不失为获得丰厚效果的有用途径，彼此的沟通和商讨不免发作才智的火花。或许是粒子物理学家、或许是天体物理学家首要发现了暗物质粒子，这些发现的争议论题显得无关紧要。CERN的物理学家或许会首要发现暗物质粒子，CERN理事长拉尔夫·霍耶尔到会了LHC从头启动的新闻发布会，他“念念有词”地说道，“我期望在漆黑的世界看到榜首缕光辉，假设光辉照射在我的身上，那么天然的友善将令我心动不已，我将感触一种穿越千年天然之光的爱意！”。

（编译：2015-3-17）