它已經發現了“上帝粒子”。下一個可能是暗物質粒子。
大型強子對撞機 (LHC) 在離線三年多后又回來了。
自 2010 年粉碎第一個粒子以來，大型強子對撞機已經帶來了物理學上一些最重大的發現。以下是您需要了解的有關這臺大型機器的所有信息、它自 2018 年以來一直處于停機狀態的原因以及它接下來可能帶來的突破。
大型強子對撞機是一個粒子加速器，一個讓粒子移動得非常非常快的機器。全球有成千上萬的粒子加速器，但大型強子對撞機是最大和最強大的。
雖然一些粒子加速器是線性的，但 LHC 是一個圓管。管外的數以千計的磁鐵將管內的粒子束引導到越來越快的速度——我們說的速度還不到光速。
歐洲核子研究組織 (CERN) 與來自 100 多個國家的科學家合作，在法國和瑞士邊境下方的地下隧道中建造大型強子對撞機，它體量巨大，周長 17 英里，直徑 5 英里.
這個尺寸有助于加速。圓形粒子加速器的角度越尖銳，高速控制其中的粒子束就越困難。更大的圓圈意味著更平緩的彎曲和更少的粒子飛離航線的機會。
LHC 的直徑為 5 英里。信用：歐洲核子研究組織
不過，大型強子對撞機不僅僅是一個粒子加速器——它還是一個粒子對撞機。
這意味著科學家可以在 LHC 周圍和周圍以相反的方向發射兩束粒子束，然后在達到目標速度后將它們相互粉碎。這甚至是可能的事實使 LHC 成為工程奇跡。
歐洲核子研究中心寫道： “這些粒子是如此之小，以至于使它們發生碰撞的任務就像以如此精確的距離發射兩根針相距 10 公里，以至于它們在中途相遇。 ”
LHC 的碰撞發生在探測器內部，探測器位于加速器周圍的不同點。這些探測器記錄碰撞過程中產生的所有粒子的數據，例如它們的速度和質量。然后，科學家們使用這些數據來重建碰撞。
這可以更好地理解亞原子世界是如何運作的，甚至可以發現新粒子——最著名的例子是 2012 年發現的希格斯玻色子，有時也被稱為“上帝粒子”。
計算機模擬碰撞產生希格斯玻色子。信用：盧卡斯泰勒/歐洲核子研究中心
在 1960 年代，物理學家提出粒子只有在與整個宇宙中發現的不可見力場(希格斯場)相互作用后才會獲得質量。
確認該場的存在以及與之相關的粒子(希格斯玻色子)對于確認粒子物理學標準模型至關重要，這是目前對宇宙由什么構成以及其基本組成部分如何相互作用的最佳解釋。
60 年代的科學家預測了希格斯玻色子的樣子，但直到 2012 年的大型強子對撞機實驗才最終觀察到與他們的預測相符的粒子，從而為提出希格斯玻色子的科學家贏得了諾貝爾物理學獎。
2018 年 12 月，大型強子對撞機進入中斷狀態，以便研究人員可以升級和維修其加速器和探測器，并為機器添加新的實驗。4 月 22 日，這一中斷隨著歐洲核子研究中心再次重啟大型強子對撞機而結束。
“大型強子對撞機本身……現在將以更高的能量運行，并且由于噴射器綜合體的重大改進，它將為升級后的大型強子對撞機實驗提供更多數據，”歐洲核子研究中心加速器和技術主任邁克·拉蒙特說。
自 2018 年以來，大型強子對撞機發生了很多變化。圖片來源：CERN
接下來的幾個月將用于為大型強子對撞機的第三輪實驗做準備——這將包括對希格斯玻色子的更多研究，以及研究人員希望揭示另一種難以捉摸的粒子：構成暗物質的粒子的實驗。
“當這是一個星光燦爛的夜晚，你抬頭仰望天空，你所看到的一切都只是外面的 5%——另外 95% 仍然不被理解，”CERN 運營主管 Rende Steerenberg告訴大眾力學. “如果我們能找到這種暗物質是什么的線索，或許還能找到暗物質粒子，那就太好了。”
