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LHC
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粒子加速器


LHC 详细说明

别具一格的工具 为什么我们需要 LHC ? LHC 的运转 技术挑战

为什么我们需要 LHC ?
因为我们现在对宇宙的认识还不完整。

在过去一个世纪中,众多物理学家的理论和发现揭示了粒子与力的标准模型这一个描述物质基本结构的图景。在现在,标准模型已经被广泛验证,并被应用于解释并预言广泛的物理现象。不断重复的精确实验出来的结果与标准模型的预言精确匹配。不过,由于它还留下了很多未解之谜,所以,故事远未完结

在这些疑惑当中,最令人困惑的是:为什么基本粒子会有各自不同的质量呢?由于我们对这个如此简单的观念的理解如此的少,所以这个问题实在引人注目。这个问题的答案可能就是标准模型中一个叫“希格斯机制”的思想。根据这个思想,整个空间被一个所谓的“希格斯场”所充满,粒子通过与这个场相互作用而获得质量。与希格斯场相互作用强的质量就大,反之质量就小。这个希格斯场至少联系一个新的粒子,我们叫它希格斯玻色子。如果这样的粒子存在的话,LHC 就可以探测到它。

另一个疑问是关于四种力为何存在的。当宇宙诞生不久,还没变冷的时候,可能四种力的行为是一样的。粒子物理学家希望找到一个单一的理论体系来证明它,现在已经有了一定的进展。在 19 世纪 70 年代,电磁力和弱力已经被统一为一个单一的理论。几年以后,这个理论被一场在 CERN 举行的、后来获得诺贝尔奖的实验所证实。但是,四种力中强度最弱的引力和强度最强的强力还是水火不相容。力的统一暗示的一个流行的观点就是超对称(简称 SUSY)。超对称预言,每一个已知粒子都有它的超对称“伙伴”。如果超对称是正确的,那么这些超对称粒子应该会在LHC中被找到。

反物质给我们出了另一个谜,LHC 能够帮助我们解答它。我们曾经一度认为反物质是物质的完美镜像。如果你将物质替换成反物质,然后在镜子中观看结果,你不会察觉与正常的有何不同。现在我们知道,这种镜像是不完美的,这就导致了物质与反物质之间的不平衡。LHC 会成为一个很好的“反物质镜子”,能让我们用至今最严酷的实验来检验标准模型。

这只是LHC能够回答的一些问题。历史证明,最伟大的科学进步往往是无法预料的。尽管我们有一个建造LHC的绝佳理由,但自然总是出人意料的。

有一件事是确定的,就是LHC会改变我们对宇宙的看法。