大型強子對撞機還有什麼用?上帝粒子都發現了

2020-10-30 科學書屋

自2015年重啟以來,大型強子對撞機的運行能量已升級至原來的2倍,因此它的每一次實驗都令世人倍加關注。


物理學家希望利用該設備取得物理學領域乃至宇宙範圍內的更多未解之謎,比如希格斯玻色子之類的新粒子等。那麼,大型強子對撞機將來究竟會有哪些可能的發現呢?


未來可能的發現


自2013年關閉後,大型強子對撞機進行了為期2年的維護和升級。到2015年重啟時,這臺粒子加速器運行能量已兩倍於關閉前的能量。目前,物理學家正在實施一系列複雜、重要的物理學實驗,希望能夠驗證粒子物理學領域的一些重大理論,如超對稱理論。不過,大統一理論在未來三年內得到實驗驗證似乎可能性很小。無論可能性如何,大型強子對撞機一直在向如下這些近期或長遠目標努力。


1、超對稱粒子


所謂的超對稱理論認為,迄今已發現的任何一種粒子都有一個更重的超對稱夥伴粒子。如果能夠證明這些粒子的存在,就可以解釋目前預言中的某些難題。但是,至今未能發現超對稱性存在的確切證據。要想直接證明這種理論,就需要在大型強子對撞機中製造並探測到這種超對稱粒子。


2. 引力子


目前的粒子物理學理論「標準模型」也許是成功的,但是它無法描述基本粒子的引力行為。其它一些理論希望能夠填補這種空白,這些理論預言存在一種粒子,即引力子,可以用來解釋為什麼其它粒子感覺到引力的作用。然而,產生這種引力子所需要的能量以及探測引力子所需要的探測器靈敏度,可能都已超出了大型強子對撞機的能力範圍。不過,大型強子對撞機還有努力的空間。


3. 五夸克粒子


已經有一些證據可以證明大型強子對撞機可能已發現了一種新粒子--五夸克粒子。所謂的五夸克粒子就是一種由五個更小的夸克粒子組成的粒子。2014年,科學家曾經宣稱已經發現了一個四夸克粒子。因此,現在他們認為此次所發現的粒子應該是五夸克粒子。


4. 暗物質


現代天文學理論存在一個大謎團:宇宙的大多數物質(85%)都「消失」了。現有的物理學理論根本無法解釋這一現象。有一種理論認為,這些不可見的物質就是暗物質。然而,迄今沒有任何人探測到這種暗物質。大型強子對撞機正在努力尋找一種被稱為「弱相互作用大質量粒子」的新型粒子。雖然這種粒子目前仍然停留在理論中,但是如果能夠探測到,就可以證明暗物質的存在,並對宇宙大多數物質消失現象給予最終解釋。


5. 大統一理論


縱觀歷史,物理學上一些看起來獨立的領域最終都被相互聯繫起來,並統一形成了一個個強大的新理論。如今,我們對物理學有了更為完整的理解。但是,物理學上仍然有一些重要理論,我們無法將它們統一協調起來。大型強子對撞機的一些發現成果或許會啟發理論學家統一這些理論,甚至是所有理論。然而,即使是世界上最強大機器所實施的最複雜物理學實驗,大統一理論都是一個長遠目標。

相關焦點

  • 大型強子對撞機實驗:「上帝粒子」常見衰變終被「捕獲」
    歐洲核子研究中心8月28日宣布,在發現「上帝粒子」——希格斯玻色子6年後,研究人員終於觀測到它衰變為被稱為底夸克的基本粒子。這一「常見衰變」的捕獲被研究人員看作是探索希格斯玻色子的裡程碑。根據粒子物理學標準模型預測,約60%的時間內希格斯玻色子都會衰變成一對底夸克,也就是6種夸克中第二重的夸克。新的觀測結果支持了標準模型對這一「常見衰變」的預測。研究人員說,如果觀測結果與標準模型的預測不符,則會動搖標準模型的基礎並指出新的物理學方向。40多年前,科學家們建立起一套名叫「標準模型」的粒子物理學理論,但這一理論一直缺少最後一塊拼圖,即希格斯玻色子。
  • 歐洲大型強子對撞機撞出新粒子
    新華網倫敦12月22日電(記者黃堃)英國伯明罕大學22日發布公告說,該校研究人員在對歐洲大型強子對撞機最近獲得的實驗數據進行分析時發現了名為公報說,該校研究人員參與了歐洲大型強子對撞機的ATLAS實驗,這是大型強子對撞機的幾個主要實驗之一。新發現的這個粒子和著名的希格斯玻色子一樣,都屬於粒子物理學中的玻色子類別。不同的是,希格斯玻色子不能分解成更小的粒子,而這個新粒子由一個底夸克和它的反夸克組成。過去曾有理論預測這個粒子的存在,但一直沒有在實驗中發現它。
  • 為什麼大型強子對撞機不能給它的粒子注入更高的能量呢?
    前段時間,中國的大型強子對撞機被聲明暫時不建造,因為建造它需要耗費非常高昂的資金與人力資源,所以中國的對撞機建造暫時暫停。儘管如此,大型強子對撞機仍然是各個國家都想要擁有的科研設備,對於前沿科技發展來說,這個設備至關重要。
  • 為什麼物理學需要大型強子對撞機以外的粒子對撞機?科學家這樣說
    暗物質、暗能量、基本常數的值,以及為什麼宇宙是由物質而不是反物質構成的起源,都是懸而未決的未解之謎。當大型強子對撞機在2008年啟動時,它被設計用來尋找標準模型的最後一個堅守者:希格斯玻色子,但是它還沒有解開其他謎團。這些粒子軌跡來自於2014年歐洲大型強子對撞機的一次高能碰撞。大型強子對撞機上令人難以置信的探測器能夠重建粒子的構成,以及它們在接近碰撞點時的表現。
  • 大型強子對撞機(LHC)接下來會發現什麼?
    位於法國與瑞士邊境的大型強子對撞機是世界上最大的科學實驗設備。自2015年重啟以來,大型強子對撞機的運行能量已升級至原來的2倍,因此它的每一次實驗都令世人倍加關注。物理學家希望利用該設備取得物理學領域乃至宇宙範圍內的更多未解之謎,比如希格斯玻色子之類的新粒子等。那麼,大型強子對撞機將來究竟會有哪些可能的發現呢?
  • 揭秘世界最大粒子加速器:大型強子對撞機(組圖)
    【搜狐科學消息】 據美國《波士頓全球報》報導,歐洲核子研究中心已於7日宣布將於9月10日啟動大型強子對撞機(LHC),希望藉助這臺世界最大的粒子加速器揭開宇宙起源的奧秘。  大型強子對撞機不僅是世界最大的粒子加速器,同時也是世界最大的機器。
  • 歐洲大型強子對撞機重啟 曾證實上帝粒子存在
    新華網日內瓦4月5日電(記者張淼 劉美辰)歐洲核子研究中心(歐核中心)5日發表公報說,在經歷兩年停機維護、加固升級及數月重啟準備後,歐洲大型強子對撞機當天正式開啟第二階段運行。歐洲大型強子對撞機是目前全球最大、能量最高的粒子加速器,它通過埋入地下100米深、總長27公裡的超導磁鐵加速並碰撞粒子,可在微觀尺度上還原宇宙大爆炸後的宇宙初期形態,幫助科學家研究宇宙起源並尋找新粒子。
  • 歐洲將地下粒子對撞機與大型強子對撞機相連
    歐洲核子研究中心(CERN)的物理學家們公布了一種周長為100公裡的大型粒子加速器的藍圖,該加速器將被用於以前所未有的細節研究希格斯玻色子,並探索新的物理學。今天,為未來的圓形對撞機(FCC)發布了概念設計報告。FCC是一種地下粒子對撞機,將與日內瓦附近現有的大型強子對撞機(LHC)相連。
  • 希格斯粒子之後又一新粒子?大型強子對撞機探測到不明信號
    (CERN)辦公室和走廊裡,這裡的氣氛正越來越多地被興奮的情緒所籠罩,人們在熱烈討論著關於在大型強子對撞機的粒子對撞數據中出現的一個不明信號。大型強子對撞機將兩束質子流進行高速對撞,隨後科學家們在撞擊產生的「粒子碎屑」中搜尋有無未知的粒子種類。就在去年,在數以萬億計的此類對撞案例中,科學家們注意到期間產生的光子數量比理論計算地數量更多,用物理學家們的話來說,就是出現了一個「峰」。如果說的更加具體一些,那就是,科學家們發現總質量為750 GeV的光子對的數量偏多了。
  • 黃鼠狼逼停了人類的大型強子對撞機!!
    近日,歐洲核子研究中心的「神器」——大型強子對撞機(LHC)因黃鼠狼咬壞電纜而臨時停機!發言人表示,這很快就能修好,不會造成大的影響。黃鼠狼什麼情況啦?LHC位於瑞士和法國邊界,是目前世界上能量最高的對撞機,耗資達100億美元,因2012年7月發現「上帝粒子」而家喻戶曉。
  • 對撞機有了比上帝粒子還神秘的新發現
    據英國廣播公司(BBC)網站報導,人們想要知道,就在去年高調重啟之後,作為世界上最強大的機器,大型強子對撞機(LHC)有沒有發現什麼新的粒子?或許在你的感覺裡,好像自從2015年4月份這臺超級設備宣布完成技術升級並重新啟動以來的確消息不多,但事實並非如此。
  • 歐洲大型強子對撞機將重啟 曾證實上帝粒子存在
    新華網日內瓦4月5日電 歐洲核子研究中心(歐核中心)5日發表公報說,在經歷兩年停機維護、加固升級及數月重啟準備後,歐洲大型強子對撞機當天正式開啟第二階段運行。歐洲大型強子對撞機是目前全球最大、能量最高的粒子加速器,它通過埋入地下100米深、總長27公裡的超導磁鐵加速並碰撞粒子,可在微觀尺度上還原宇宙大爆炸後的宇宙初期形態,幫助科學家研究宇宙起源並尋找新粒子。
  • 世界最大粒子加速器歐洲大型強子對撞機(LHC)重啟 尋找神秘粒子
    歐洲核子研究中心(歐核中心,CERN)的物理學家、相關部門負責人博爾德裡(Frédérick Bordry)昨天在瑞士調控中心發出這樣一條推特,在經歷兩年停機維護、加固升級及數月重啟準備後,世界最大的粒子加速器——歐洲大型強子對撞機(LHC)當天正式開啟第二階段運行,物理學家們又開始新一輪的尋找神秘粒子之旅。
  • 大型強子對撞機接下來會發現什麼?或解宇宙之謎
    自2015年重啟以來,大型強子對撞機的運行能量已升級至原來的2倍,因此它的每一次實驗都令世人倍加關注。物理學家希望利用該設備取得物理學領域乃至宇宙範圍內的更多未解之謎,比如希格斯玻色子之類的新粒子等。那麼,大型強子對撞機將來究竟會有哪些可能的發現呢?
  • 王貽芳力主建造的大型高能粒子對撞機,有什麼用?建還是不建?
    那麼這東西到底是幹什麼用的呢?簡單來講,大型強子對撞機主要是用來發現新的粒子,研究物質的內在屬性。目前對撞機已經發現了希格斯粒子希格斯玻色子的存在,這也就是我們常說的上帝粒子。為什麼要去發現新的粒子並研究物質的內在屬性呢?當然是為了揭開宇宙的終極奧秘。
  • 大型強子對撞機,為什麼不能把51焦耳的能量注入一個亞原子粒子?
    圖註:當兩個質子碰撞時,碰撞的不僅僅是夸克,還有海夸克、膠子,以及超越這些的場相互作用。所有這些都可以提供對單個組件自旋的見解,並使我們能夠在達到足夠高的能量和亮度時產生潛在的新粒子。像大型強子對撞機(LHC)一樣複雜複雜的機器,其工作原理異常簡單。
  • 大型強子對撞機的七宗最 平凡的人類如何尋覓宇宙創世的上帝魔法?
    他甚至跟佩妮引發撕逼大戰…為什麼大型強子對撞機(LHC)是全世界物理學家心目中的聖地?人類為什麼要耗資巨大,建造史上這一最大型的科學儀器?叩響天堂之門,平凡的人類如何尋覓宇宙創世的上帝魔法?讓科學家們開撕的大型強子對撞機,到底是什麼,又意味著什麼? 大型強子對撞機的所在地,黃色圓圈內是它的地下隧道,背景是日內瓦湖與群山大型強子對撞機是人類建造過的最大的機器,它坐落於瑞士日內瓦的歐洲核子研究中心日內瓦附近,橫跨法國和瑞士的邊境。
  • 「不可能的存在」:大型強子對撞機發現全新四夸克粒子
    大家應該知道,夸克(Quark)是(目前人類已知)物質的基本組成單元,通常2-3個夸克結合形成強子,包括我們很熟悉的質子、中子。那麼,四個或者五個夸克能組成什麼呢?其實,物理學家早就預言了四夸克粒子、五夸克粒子的存在,但也一直有很大的爭議,很多聲音認為它們是不可能存在的,不過近些年,四夸克粒子、五夸克粒子陸續被發現了,顛覆了很多以往對物理學的認知。
  • 大型強子對撞機簡介
    大型強子對撞機是粒子物理科學家為了探索新的粒子,和微觀量化粒子的『新物理』機制設備,是一種將質子加速對撞的高能物理設備,英文名簡稱為LHC(Large
  • 大型強子對撞機的未來如何?
    一切都結束了。粒子物理實驗通常會在實驗的科學回報率太低以至於不再有意義時結束。大型強子對撞機已經建立了一個完整的物理程序,將一直運行到20世紀30年代初。這證明了歐洲核子研究中心(CERN)的領導層在運行大型強子對撞機。