強子對撞試驗：打開宇宙起源奧秘之鑰

　　新華網北京3月30日電特稿：打開宇宙起源奧秘之鑰——歐洲大型強子對撞機質子束流對撞試驗

　　化石研究使人們得以了解遙遠的人類歷史甚至是地球歷史，但科學家的探求遠未止于此，更加遙遠的“史前之前”——宇宙的起源也是人類的探秘目標。然而我們能借助什么來研究這一奧秘呢?

　　強子對撞機被認為是當前可以模擬宇宙大爆炸后初態從而探索宇宙起源奧秘的重要機器。但它的建造和運行極其復雜，一次對撞試驗可能需要數年的準備。因此歐洲大型強子對撞機30日的質子束流對撞試驗，成為人類探尋宇宙起源奧秘的一次重要嘗試。

　　揭秘宇宙起源

　　粒子物理學的“標準模型”是一整套理論，它對強作用力、弱作用力、電磁力這3種基本力量和組成所有物質的基本粒子進行了描述。迄今，對這3種力的試驗結果幾乎都符合“標準模型”的預測，但這一理論的重要缺陷，是它無法解釋物質質量的來源。

　　為修補這一缺陷，英國科學家彼得·希格斯提出“希格斯場”理論，進而預言希格斯玻色子的存在。假設中的希格斯玻色子是物質質量之源，其他粒子在希格斯玻色子構成的“海洋”中游弋，受其作用而產生慣性，最終有了質量。“標準模型”所預言的62種基本粒子幾乎都已被試驗證實，唯有希格斯玻色子仍未現身。

　　依據宇宙大爆炸學說，大型強子對撞機的對撞試驗可望創造出與宇宙大爆炸之后萬億分之一秒時狀態類似的條件，這將為科學家研究宇宙起源和各種基本粒子特性提供強有力的手段。科學家尤其期待借助這一設施發現被比喻為物理學“圣杯”的希格斯玻色子，進而完美支撐粒子物理學“標準模型”的理論大廈。

　　在大型強子對撞機的構想出現近30年后，歐洲大型強子對撞機于2008年9月正式啟動，但啟動后不久就因氦泄漏事故停止運行，直至2009年11月才重新啟動。

　　辟謠“毀滅”之說

　　如此強大的對撞試驗，引來一些不明真相者的擔憂，有人甚至拋出“試驗會產生黑洞進而毀滅地球”的謠言，一些虛假消息在對撞機首次啟用之前一度風傳。

　　事實上，歐洲大型強子對撞機的設計建造匯聚80多個國家和地區逾7000名科學家和工程師之力，自設計之初就針對其自身安全以及對環境的影響進行過多次評估研究。2003年，獨立科研團體提供的研究報告認為，大型強子對撞機不會帶來任何危險。2008年，又有包括諾貝爾物理學獎得主在內的科學家提供補充報告證實這一論斷。

　　2008年時任歐洲核子研究中心主任的羅貝爾·艾馬說：“大型強子對撞機是安全的，任何有關它可能引起風險的說法純屬虛構。”該中心首席科學家喬斯·恩格倫說：“地球上早已經發生過成千上萬次與大型強子對撞機試驗相等能量和程度的自然過程了，但這個星球依然存在。”

　　隨著大型強子對撞機在2008年9月正式啟用，“毀滅地球”的謠言不攻自破。

　　保持多項“之最”

　　歐洲大型強子對撞機這個用以完成“大試驗”的大家伙，自建成之日起就創造并保持了多項“世界之最”。

　　世界上最大的機器：“大型強子對撞機”不僅是世界上最大的粒子加速器，而且也是世界上最大的機器。它位于瑞士、法國邊境地區地下100米深的環形隧道中，隧道全長26.659公里。

　　地球上最快的“軌道”：如果“開足馬力”，數以百萬計的粒子將在環形隧道內以每秒11245圈的速度“狂飆”，約等于光速的99.99%。

　　太陽系中最“空曠”的地方：為避免粒子束流與氣體分子發生碰撞，粒子束流都在超高真空的“通道”內運行，這一內部空間如同星際空間一樣“空曠”，氣壓僅為10的負13次方個標準大氣壓，比月球上的大氣壓還要小很多。

　　最熱與最冷的機器：大型強子對撞機是個既極端熱又極端冷的機器。當兩束粒子流對撞的時候，碰撞點將產生極端高溫，可以達到太陽中心溫度的10萬倍。而與之形成鮮明對比的是由于采用了超流體氦冷卻等手段，對撞機中粒子束運行的加速腔在工作時的溫度僅為零下271.3攝氏度，比遙遠太空的某些空間還冷。