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    核心提示：歐洲核子研究中心的科學(xué)家準(zhǔn)備讓世界最大的粒子加速器大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）額外多運(yùn)行一年，持續(xù)工作至2012年年底再關(guān)閉休整。他們相信這段時(shí)間內(nèi)，LHC一定會(huì)不孚眾望找到希格斯玻色子。

    科技日?qǐng)?bào)12月19日?qǐng)?bào)道 歐洲核子研究中心的科學(xué)家準(zhǔn)備讓世界最大的粒子加速器大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）額外多運(yùn)行一年，持續(xù)工作至2012年年底再關(guān)閉休整。他們相信，在這段時(shí)間里，LHC定能再接再厲，不負(fù)眾望地找到希格斯粒子（或稱(chēng)希格斯玻色子），也就是傳說(shuō)中賦予其他粒子質(zhì)量的“上帝粒子”。

    按照原定計(jì)劃，位于瑞士日內(nèi)瓦邊境地底長(zhǎng)達(dá)27公里遂道內(nèi)的LHC將于2011年結(jié)束本階段的工作，然后進(jìn)入長(zhǎng)達(dá)一年休整期，對(duì)各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行重大升級(jí)。如果新計(jì)劃獲得通過(guò)并實(shí)施，LHC的持續(xù)運(yùn)行時(shí)間就將超過(guò)3年。據(jù)英國(guó)《自然》雜志網(wǎng)站 12月10日?qǐng)?bào)道，目前圍繞延期計(jì)劃的一系列準(zhǔn)備工作正處于最后的完善階段，歐核中心管理委員會(huì)很可能于明年1月表決同意。

    科學(xué)家們認(rèn)為，LHC找到希格斯玻色子指日可待，這一重大發(fā)現(xiàn)可能“就在拐角處”。負(fù)責(zé)加速器維修和升級(jí)改造工作的史蒂夫·邁爾斯說(shuō)：“就此停止將是一件令人惋惜的事。”

    探尋希格斯玻色子之旅前景樂(lè)觀(guān)

    LHC的重要任務(wù)之一就是尋找希格斯玻色子。科學(xué)家們長(zhǎng)期以來(lái)有個(gè)疑問(wèn)，為什么有些粒子如質(zhì)子比較重，而另一些粒子如光子比較輕？上世紀(jì)60年代英國(guó)物理學(xué)家彼得·希格斯大膽預(yù)測(cè)，存在一個(gè)希格斯場(chǎng)和希格斯玻色子。這種從理論上假定的希格斯玻色子是物質(zhì)的質(zhì)量之源，是電子和夸克等形成質(zhì)量的基礎(chǔ)。該機(jī)制被看作是粒子物理“標(biāo)準(zhǔn)模型”的必要延伸。

    起初有人懷疑，就目前的運(yùn)行能量而言，LHC是否能找到希格斯玻色子。自從2008年發(fā)生氦泄漏重大事故后，經(jīng)過(guò)維修再次開(kāi)機(jī)的LHC一直按照其設(shè)計(jì)能量的一半在工作。歐核中心工作人員原計(jì)劃從2012年開(kāi)始讓LHC停止運(yùn)行15個(gè)月，其間采集數(shù)據(jù)，以便讓對(duì)撞機(jī)提升至最高能量狀態(tài)（14萬(wàn)億電子伏特）滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

    但現(xiàn)在，越來(lái)越多的科學(xué)家達(dá)成共識(shí)認(rèn)為，即使不升級(jí)，LHC也已經(jīng)在標(biāo)準(zhǔn)希格斯粒子可能存在的大部分范圍內(nèi)布下了羅網(wǎng)。歐核中心主管研究和計(jì)算的塞爾吉奧·貝托魯奇表示，大多數(shù)物理學(xué)家的理想猜測(cè)是，希格斯粒子的質(zhì)量介于114吉電子伏特到 600吉電子伏特之間（1吉電子伏特=10億電子伏特）。質(zhì)量將決定希格斯粒子如何衰減，也決定了它能否被輕而易舉地探測(cè)到。

    貝托魯奇說(shuō)，質(zhì)量較重的希格斯粒子或許更容易被發(fā)現(xiàn)。這是因?yàn)檩^重的希格斯粒子很可能會(huì)衰變成兩種稀有的重粒子，即所謂的W玻色子和Z玻色子。而在LHC碰撞實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的粒子中，W玻色子對(duì)或Z玻色子對(duì)相較于其他粒子來(lái)說(shuō)更加“鶴立雞群”，容易辨別。如果希格斯粒子質(zhì)量較輕的話(huà)，其留下的“簽名”就會(huì)融入到背景中，使探測(cè)難度增大，而物理學(xué)家也需要將好幾個(gè)月的碰撞數(shù)據(jù)集中到一起并從中過(guò)濾出有用信息。

    盡管面臨挑戰(zhàn)，但貝托魯奇對(duì)于LHC的監(jiān)控面已經(jīng)能夠覆蓋希格斯粒子出沒(méi)之處的大部分區(qū)域表示“非常樂(lè)觀(guān)”。2008年事故之后，這臺(tái)機(jī)器的表現(xiàn)格外出色，他認(rèn)為，對(duì)撞機(jī)具備在2011年至2012年運(yùn)轉(zhuǎn)期內(nèi)提交大批所需數(shù)據(jù)的能力。此外，他說(shuō)，LHC管理方認(rèn)為，他們能夠?qū)⒘Ｗ訉?duì)撞能量從目前的7萬(wàn)億電子伏特提升至8萬(wàn)億電子伏特。

    延期計(jì)劃獲相關(guān)科學(xué)家支持

    LHC運(yùn)轉(zhuǎn)期延長(zhǎng)一年的計(jì)劃獲得了該項(xiàng)目中負(fù)責(zé)探測(cè)希格斯粒子的物理學(xué)家的支持。

    “我個(gè)人認(rèn)為，我們應(yīng)該亮出底牌。”ATLAS（超環(huán)面儀器，主要設(shè)計(jì)用來(lái)捕捉難以捉摸的“上帝粒子”的兩臺(tái)大型探測(cè)器之一）工作組的物理學(xué)家大衛(wèi)·弗朗西斯說(shuō)。

    “實(shí)驗(yàn)進(jìn)行得很順利，加速器也表現(xiàn)良好。”美國(guó)加州大學(xué)圣巴巴拉分校物理學(xué)家、CMS（緊湊繆子線(xiàn)圈，另一臺(tái)尋找希格斯粒子的探測(cè)器）副發(fā)言人喬因·坎德拉補(bǔ)充說(shuō)，“我們真的應(yīng)該再加把勁，推動(dòng)項(xiàng)目直到我們可以獲得有意義的數(shù)據(jù)來(lái)開(kāi)展大量物理學(xué)工作。”

    貝托魯奇說(shuō)，延長(zhǎng)LHC的運(yùn)行期也是出于政治考慮所作出的決定。世界第二大加速器——美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的Tevatron加速器一直緊隨在后，如果Tevatron加速器繼續(xù)前進(jìn)的話(huà)，就有可能在這場(chǎng)尋找希格斯粒子的競(jìng)爭(zhēng)中擊敗LHC。此外，歐洲在高能物理領(lǐng)域的計(jì)劃，以及一項(xiàng)新一代直線(xiàn)對(duì)撞機(jī)的全球計(jì)劃，在未來(lái)幾年內(nèi)面臨著重大決策，而LHC的實(shí)驗(yàn)成果對(duì)這些計(jì)劃的影響非比尋常。

    但讓LHC延期工作一年也相應(yīng)地會(huì)帶來(lái)諸多問(wèn)題。邁爾斯說(shuō)，對(duì)撞機(jī)上超導(dǎo)磁鐵的精確校準(zhǔn)可能會(huì)存在問(wèn)題，需要進(jìn)行額外的維護(hù)，同時(shí)還要增加計(jì)算能力來(lái)處理探測(cè)器實(shí)驗(yàn)所得的海量數(shù)據(jù)。

    盡管管理部門(mén)毫不諱言所面臨的這些困難，但貝托魯奇表示，參與實(shí)驗(yàn)的3000名科學(xué)家希望延長(zhǎng)LHC運(yùn)行的動(dòng)力也非常大。

    這項(xiàng)決定將于明年1月底在法國(guó)舉行的會(huì)議上進(jìn)行討論，之后應(yīng)該很快就能一錘定音了。