
紐約州厄普頓 - 儘管科學家還不知道什麼是暗物質,但現在可能與您一起在房間裡。研究人員希望最終通過昨天在瑞士上網的世界上最大的Atom Smasher來追踪人們認為構成宇宙中大部分問題的東西。
暗物質的秘密,所謂的上帝粒子的奧秘以及宇宙中的額外尺寸只是科學家希望與大型強子對撞機(LHC)建立的一些異國發現,這是一個17英里(27公里)的圓形隧道,跑步300英尺(91英尺)(91米)地下吉瓦(Geneva)。
科學家說,這台耗資80億美元的機器在歐洲核研究中心(CERN)週三完成了首次成功的測試,儘管在接下來的幾天和幾個月中,真正的魔力將開始。
那時,兩條質子的光束將在LHC環和碰撞的環方向相反的方向上以相反的方向競爭,以產生大量的能量,並希望有些新粒子以前從未見過。
“如果一切順利,直到我們首次發生衝突可能是幾天,”長島布魯克黑文國家實驗室的研究人員史蒂夫·佩格斯(Steve Peggs)在LHC參加開幕測試。 “但這不像將開關翻轉燈泡上。一旦碰撞開始,我們希望使它們盡可能明亮。要達到全部性能可能需要花費數年的時間。”
科學家無法確定第一次發現何時到來,但是機器幾乎可以保證告訴我們有關宇宙本質的基本內容。如果LHC找不到它正在尋找的粒子,那將意味著物理學家的預測已經走了,他們必須回到繪圖板上。
大又小
儘管科學家正在尋找宇宙中最小的東西,但他們必須使用有史以來最大的粒子加速器來找到它們。 LHC的巨大尺寸使其可以將質子升高到極端的速度,這會導致碰撞足夠強大,以便在大爆炸之後僅一秒鐘的一秒鐘重現宇宙中的條件。
科學家希望這將為理解稱為暗物質的奇異物質提供的關鍵,天文學家知道,由於它產生的重力,這是一種關鍵。作為一個例子,它將星系結合在一起。但是他們不知道它是什麼,看不到它。人們認為這些東西佔宇宙中所有物質的85%至90%,但沒人真正知道它是什麼。
物理學家希望捕獲負責將暗物質的粒子作為LHC碰撞的副產品。暗物質粒子的主要候選者之一是稱為w imp或弱相互交互的大粒子。一些wimps的理論預測,它們屬於LHC中可能產生的顆粒的能量範圍。
機器可以解決的另一個謎團是東西如何獲得質量,以及為什麼有些粒子比其他粒子更多的質量。一個可能的答案是由理論預測但從未檢測到的,是一種稱為希格斯玻色子的粒子(被稱為神粒子,因為它廣泛而強大,但很難證明)。
布魯克黑文物理學家霍華德·戈登(Howard Gordon)說:“ LHC是一項巨大的實驗性冒險,因為我們真的不知道要找到什麼。” “我們不知道希格斯是否會在那裡。當然,意外的結果可能是最有趣的事情。”
額外的尺寸?
弦理論的一些預測也可以在對撞機中進行測試。字符串理論認為所有粒子均由微小的振動帶製成,並且要求宇宙包含比我們當前所感知的簡單三個(加時時間)更大的尺寸。
如果確實存在這些額外的維度,則可以在LHC發生碰撞中留下簽名。當質子在其隧道中砸碎時,複雜的檢測器測量了從墜機事故中噴出的能量和顆粒。如果某些能量逃脫到額外的尺寸中,LHC應該能夠注意缺失的能量。
探測器是實驗中研究人員的眼睛和耳朵。由於輻射的危險,人類在隧道跑步時不能存在。但是,即使一個人可以在裡面凝視,他們也不會看到一件事情 - 所有動作都在亞原子量表上發生。
科學家說,加速器的開放有可能改變我們對宇宙的理解標誌著物理學的新時代。
加拿大粒子物理實驗室Triumf的總監Nigel S. Lockyer說:“正如某些人可能會說的,'質子的短途旅行,但人類巨大的飛躍'。
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