逐漸蘇醒的巨獸
專欄
作者：苗千
世界上最大的機器、歐洲核子中心（CERN）設於日內瓦地下的大型重子對撞機（LHC）在做出了粒子物理學曆史上最大的突破——發現了希格斯玻色子之後，從公眾的視野中消失了。
這台機器經過了兩年多的休整和升級之後，在2015年上半年開始逐漸蘇醒。現在它擁有了更高的能量，即將打破自己此前創造的紀錄，進行人類曆史上最高能量的重子對撞實驗，無論實驗結果如何，都必將給人類粒子物理學帶來更加深遠的影響。
歐洲核子中心宣布，在2015年5月20日，升級之後的LHC在進行質子對撞實驗中，對撞能量首次達到了13兆電子伏特（13 TeV），這個能量打破了它此前在2012年發現希格斯玻色子時進行的8兆電子伏特的粒子對撞能量紀錄。目前，在LHC工作的物理學家們還在進行最後的調試工作，他們需要有穩定的質子束進行對撞，當質子束在6.5兆電子伏特的能量下運行時，直徑隻有20微米，因此在機器中做環形運動的質子束會時常錯過對方，無法在指定的地點進行對撞，所以科學家們必須對隧道進行掃描，隨時監視和調整粒子運行的軌道。
這次創紀錄的質子對撞實驗並不會用於物理學研究，一旦科學家們確定了在高能量狀態下粒子對撞的最佳位置，他們將會在相應的位置安裝掃描儀，隨後在這個周長27公裏的圓形隧道上的ALICE、ATLAS、CMS和LHCb幾個實驗將會正式啟動，LHC將進入工作狀態，成為一個製造高能量粒子對撞的機器，為物理學家提供源源不斷的實驗數據。
LHC在2012年實現了粒子物理學有史以來最大的突破，發現希格斯玻色子，這意味著標準模型的最終完成，這個模型準確地描述了目前所有人類已知粒子的形成、行為和衰變。與其說這是一個結束，不如說更是一個開始。在標準模型完成之後，粒子物理學家們開始反其道而行之，試圖尋找打破標準模型的途徑，希望能夠發現一些不被標準模型包含在內的粒子，或是一些粒子不曾被標準模型所描述過的行為。之所以要這樣做，是因為標準模型雖然可以自洽，但是大家都明白它並不是一個完備的模型，它遠還沒有包含宇宙中所有的物理現象。
盡管標準模型包含了目前人類所有已知的基本粒子，但是它並沒有描述目前宇宙學中最大的謎團——暗物質的性質；另一方麵，標準模型也沒有描述引力作用，要想實現引力作用與其他幾種基本作用在某種框架下的統一，也必須要突破標準模型的限製。在理論物理學家中，目前流行著一種“超對稱”理論，這是一個包含了引力作用甚至是暗物質粒子的數學結構，很多理論物理學家都對這個漂亮的理論充滿期待，希望這個數學模型可以最終被證實，實現物理學的大統一。超對稱理論預測了一種“超粒子”的存在，很多粒子物理學家也寄希望於升級之後的LHC可以在更高能量的粒子對撞實驗中發現超粒子的存在，打破標準模型，進而通過實驗證明超對稱理論。