欧洲粒子物理研究中心的大型强子对撞机是人类建造的最大、最复杂的科学设备。据美国《科学》杂志报道，9月10日，这个庞然大物将正式启动，产生第一束质子流。物理学界翘首期盼的“物理学黄金时代”即将来临。

 

这是一个令世界瞩目的时刻，全球250多家媒体将亲临现场，见证这一时刻。

 

这一大型强子对撞机是一种将质子加速对撞的高能物理设备，坐落于瑞士日内瓦的欧洲粒子物理研究中心。无论从哪方面看，它都是一个令人叹为观止的人类杰作：这是一个圆形加速器、深埋于地下100米，其环形隧道长达27公里，东起瑞士的日内瓦湖，西至法国的侏罗山，走完全程需要4个多小时；它的轨道上有4个巨大的探测器，每个探测器的重量几乎都有上万吨；它的造价高达55亿美元；除隧道本身在地下外，还有许多设备位于地面；它是来自80多个国家的物理学家、工程师、技术人员及相关人员，经过10多年的努力建成。

 

除非发生紧急事件，这台对撞机一旦开始运行是不会停下来的，它会持续运行几年甚至几十年，所产生的实验数据将通过网络输送到世界各地的研究所和大学，供物理学家们分析。它的运行耗电量相当于整个日内瓦城的用电量，在一年5亿欧元的预算中，相当一部分用于支付电费。

 

建造这台大型强子对撞机的目的是探索宇宙的起源。它将两束质子分别加速到7万亿电子伏特的极高状态，再使之对撞。其能量状态可与宇宙大爆炸后不久的状态相比，物理学家将利用质子碰撞的产物，探索新物理世界，如寻找标准模型预言的希格斯粒子，探索超对称、额外空间维等超出标准模型的新物理。美国密歇根大学的理论物理学家戈登·凯恩说，当世界上其他对撞机被用于研究标准模型的构成时，大型强子对撞机将回答更深层次的问题：为什么模型是这样的？

 

具体来说，物理学家们希望这台对撞机帮助回答这些问题：标准模型中所流行的造成基本粒子质量的希格斯机制是真实的吗？果真如此的话，希格斯粒子有多少种，质量分别是多少？粒子是否有相对应的超对称(SUSY)粒子存在？为何物质与反物质是不对称的？有更高维度的空间存在吗？宇宙有96%的质量是目前天文学上无法观测到的，这些到底是什么……

 

物理学家林顿·埃文斯是大型强子对撞机项目的负责人。在这个激动人心的时刻即将来临之际，他回忆起了创业时的艰难日子：2002年，成本超支迫使官员们将建设完工时间推迟了一年；2004年，一个制造错误迫使工人们重新建造3公里长的高技术管道工程，该管道将冰冷的液氮输送到加速器超导磁铁中；2005年，一位技术人员因起重机载货的意外掉落而丧生。“我们仿佛是在攀登一座大山，回忆当初，我们甚至没有一个磁铁。”埃文斯说。但现在，当研究人员在测试它的很多子系统时，“它真的就像是一位老朋友，并且整装待发”。

 

大型强子对撞机的建造是人类在工程技术方面的极端挑战。当它开始运行时，磁铁中的总能量高达100亿焦耳，而粒子束中的总能量也高达725百万焦耳，7～10颗总粒子的能量就可以使超导磁铁脱离超导态，而丢弃的全部粒子相当于一枚小型炸弹……因此，这台设备及其运行安全是极为重要的事情。甚至有人认为它会毁灭地球，要求法院推迟它的启动时间。

 

事实上，自从1994年提出创建这台对撞机的想法以来，安全问题就一直是这个项目建设的考虑之一。多个审查小组已经对它所有方面的安全性和对环境的影响进行了评估。2003年，一个由独立科学家组成的小组向欧洲粒子物理中心董事会提交了一份全面报告，以评估对撞机所产生新粒子的安全性。报告认为，这台大型强子对撞机是安全的。一篇发表在2008年9月5日出版的《物理评论期刊G：核和粒子物理》上的论文，以充足的证据表明了对撞机的安全性，并指出对它的安全性的担心没有依据。

 

谈到这台大型对撞机的前景，美国麻省理工学院的弗兰克·维尔策克重复了物理学界的共识：它将开启“物理学的黄金时代”。

 

但欧洲粒子物理中心的物理学家彼特·詹李警告说，大型对撞机很可能不会立即给出这些问题的答案，“人们不应该想当然地认为伟大的事件即将发生。如果进展顺利，大型强子对撞机将于10月份碰撞粒子，这时也许会发生一些特别的事情”。他说：“很可能，这台对撞机将花上几年的时间才能发现希格斯粒子甚至其他陌生的新粒子。在标准模型回答了粒子加速器的几乎每一个问题后的30年，物理学家们急切地想看到一些真正的新东西。”(王丹红编译)

 

《科学时报》 (2008-9-10 要闻)