紧凑型直线对撞机撞出新未来有望发现希格斯玻色子秘密

科技日报记者 刘霞

没人敢小瞧大型强子对撞机（LHC）。它是当今世界最强壮的粒子加快器，能量和研讨物理学前沿的才能一骑绝尘，其他对撞机只能望其项背。但“一刹那的光芒并不代表永久”。终究，在2035年左右，这个27公里的环形能量场将会消声匿迹。之后呢？

安装在CLIC测验设备上的新模块 图片来历：CERN文件服务中心

有不少团队提出了下一个大型对撞机的规划理念。据美国兴趣科学网站近来报导，其间一种被称为“紧凑型直线对撞机”（CLIC）。研讨团队称，CLIC有望以更简练的方法制造出很多希格斯玻色子，以提醒其“实在相貌”、它和顶夸克之间的联系，乃至发现新物理学的“蛛丝马迹”。

清华大学工程物理系副教授杨振伟也对科技日报记者说：“咱们现在需求精密研讨希格斯玻色子的各种性质，一方面会丰厚咱们对天然的知道，另一方面或许会发现某些‘瑕疵’或许‘乌云’，然后翻开天然界新的大门。”

比LHC更简练

LHC让一些被称为强子的重粒子互相对撞——这也是该设备得名的由来，咱们耳熟能详的质子和中子，便是强子这个微观粒子宗族最常见的代表。

在LHC内，强子一圈又一圈地旋转，直到速度挨近光速并开端对撞。虽然LHC的对撞能量无可对抗，但整个作业却有点紊乱。究竟，强子是一些更小、更根本的物质的组合，因而，当对撞的强子土崩瓦解时，它们的“内脏”会散落一地，使剖析变得杂乱。

相比之下，CLIC的规划愈加简练。CLIC不加快强子，而是加快电子和正电子，这是两种“体重”较轻的根本粒子。与LHC的环形不同，CLIC将沿直线加快粒子，加快间隔11公里到50公里不等——取决于终究的规划。

研讨人员称，现在的方案是：2035年，也便是LHC“功遂身退 ”之时，CLIC将“低沉”发动。第一代CLIC将以3800千兆电子伏（GeV，或吉电子伏）的能量运转。事实上，即便CLIC以3万亿电子伏（TeV）全速运转，也不到LHC现在能量的三分之一。

听起来，CLIC好像有点逊，那制作它有何意义呢？

希格斯“捕手”

CLIC给出的答案是：它能更“聪明”地作业。

LHC的首要科学方针之一是寻觅希格斯玻色子，完结科学家们一直以来的夙愿。希格斯玻色子能赋予根本粒子质量。早在20世纪80年代和90年代，当LHC项目立项时，人们乃至不确定希格斯粒子是否存在，也不知道它的质量和其他特征。因而，有必要制作一台通用设备，以尽头各种或许证明其真的存在。

2012年7月4日，欧洲核子研讨中心（CERN）的科学家兴奋地宣告，他们凭借LHC，发现了希格斯玻色子。“缓不济急”的希格斯玻色子是粒子物理学规范模型中最终一个“现身”的粒子，是粒子地图的最终一块“拼图”。

该研讨团队称，已然现在知道希格斯玻色子是实在存在的，咱们可以制造出尽或许多的希格斯玻色子，搜集很多风趣数据，以更多地了解这种奥秘但根本的粒子。

发现新物理学的“蛛丝马迹”

波兰华沙大学物理学家、CLIC协作组成员亚历山大·菲利普·扎内基在最新论文中，根据探测器和粒子磕碰的杂乱模仿，阐释了该科学设备的规划现状。

他表明，CLIC有望在一个洁净、易于研讨的环境中尽或许多地制造出希格斯玻色子，以便咱们对该粒子有更多了解：是否存在多种不同的希格斯玻色子？希格斯玻色子之间是否会彼此“沟通”？希格斯玻色子与亚原子物理学规范模型中的其他一切粒子的彼此作用有多强？

相同的原理也适用于顶夸克，这是最不为人所知、最稀有的一种夸克。清华大学工程物理系副教授张拂晓解说说，规范模型中共有6种夸克：上夸克、下夸克、独特夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。顶夸克是最终一个被发现的夸克，有点“孤僻”——由于它一“出世”就马上衰变，不跟任何夸克配对成强子。

研讨人员指出，即便在初始阶段，CLIC也将能制造出大约100万个顶夸克，关于LHC和其他现代对撞机来说，这是一个耸人听闻的数字。CLIC研讨小组期望在此基础上研讨顶夸克是怎么衰变的。虽然顶夸克的发作及其某些衰变形式都十分稀有，但有了100万个顶夸克，科学家们或许会从中发现一些端倪。

故事到此并没有完毕。除了制造出更多希格斯玻色子和顶夸克外，CLIC的奇妙规划使其能打破规范模型的鸿沟。经过制造出很多希格斯玻色子和顶夸克，CLIC有望发现新物理学的“蛛丝马迹”。假如存在某种独特粒子（粒子物理学规范模型无法解说的粒子）或彼此作用，它会奇妙地影响这两种粒子的行为，即它们的衰变和彼此作用。

此外，CLIC乃至或许发作暗物质粒子。暗物质是一种奥秘的、看不见的物质。当然，该科学设备无法直接看到暗物质（由于它是暗的），但假如磕碰的能量或动量消失了，研讨人员马上就会发现。

杨振伟说：“LHC正在晋级，2025年左右会晋级成高亮度LHC。从现在到2035年还有16年时刻，谁知道16年时刻内会发作什么作业呢？雄关漫道真如铁，当今跨步从头越！假如咱们想有一个很好的时机来了解世界中已知的粒子并发现一些新粒子，不论LHC能否发现新东西，咱们都应该持续前行，并从现在开端着手尽力。”

杨振伟还表明：“CLIC的首要特点跟它的姓名相同，便是‘紧凑’，它可以在较短间隔内将能量加快到3TeV，造价相对较低，假如可以建成，确实是研讨希格斯玻色子的利器。现在还处于研制阶段，假如能完成，将是我国科学家提议的大科学设备环形正负电子对撞机（CEPC）的一个重要竞争者。”

来历：科技日报 文中图片除注明外均来自网络

修改：陈小柒

审阅：管晶晶