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"撞"出上帝粒子 科学家提议建超大型强子对撞机

http://www.kexue.com 2013-11-19 09:49:02 中国科学报  发表评论


为什么希格斯玻色子的质量如此大呢?科学家目前还无法回答

  当欧洲耗资50亿美元的大型强子对撞机(LHC)于2008年“开工”时,粒子物理学家们对其寄予厚望,希望其能解答宇宙间的很多谜题。但直到2012年希格斯玻色子的发现,LHC才算不辱使命。现在,为了获得更重大的新发现,很多物理学家提议建造一台超越LHC的机器:超大型强子对撞机(VLHC)。

  美国SLAC国家加速器实验室的理论物理学家和暗物质专家迈克尔-佩斯金11月2日向美国政府顾问委员会提交了建造VLHC的建议书。他表示,VLHC会让其前任“相形见绌”。LHC最高对撞能级只有14万亿电子伏特,而VLHC则能达到100万亿电子伏特;LHC的加速隧道只有27公里长,而新机器的加速隧道则长达80到100公里。

  有科学家指出,建造VLHC意义重大。希格斯玻色子的发现再次表明,某些粒子拥有质量,是因为它们同无所不在的希格斯场相互作用。然而,为什么希格斯玻色子的质量如此大呢?科学家们无法回答。他们认为,超对称理论或许可解答这一问题。该理论认为,已知的粒子都有一个更重的“伴侣”,后者或许能在更大的粒子对撞机内发现。尽管LHC还没有探测到任何有关超对称的信号,但佩斯金认为,科学家们有望在2020年前发现某些“蛛丝马迹”。

  不过,也有科学家认为,VLHC或许并非那么重要,其他优先项目包括:让LHC的对撞能级从7万亿电子伏特升级到14万亿电子伏特;在日本建造让正负电子相互对撞的国际直线对撞机(ILC),从而使物理学家有能力深入研究LHC的任何一项新发现,研究费米国家加速器实验室产生的高密度中微子束等。芝加哥大学理论物理学家、美国物理协会粒子和场研究项目主席乔纳森-罗斯纳表示:“这些项目都是我们关注的焦点,现在强调VLHC有点为时过早。”

  麻省理工学院的加速器物理学家威廉姆-巴列塔也支持建造VLHC,他补充说,为了制造出这台100万亿电子伏特的机器,物理学家们需要研发出能在更强磁场工作的超导磁铁,候选者包括锡化铌,其能承受更高的磁场,但其身价高昂,且必须冷却到零下255摄氏度。

  其实,LHC的“监护人”——欧洲核子研究中心(CERN)也正打算建造类似于VLHC的机器。CERN的加速器物理学家迈克尔-本尼迪克特领导着一项“极高能大型强子对撞机”计划,这台机器的很多关键参数与VLHC类似:80到100公里长的环形加速隧道;对撞能量也将高达100万亿电子伏特。本尼迪克特认为,这台机器可能将于2020年左右开始建造,于2035年左右竣工,那时,LHC或许已下岗。本尼迪克特说:“我们可不愿意看到高能物理学领域留下什么空白。不过,这台机器的造价可能不少于100亿美元。”

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