暗物質突破！希格斯玻色子如何開啟「新物理之門」

大型強子對撞機(LHC)的一名物理學家聲稱，7年前，歐洲核子研究中心(CERN)的粒子物理學家們發現了希格斯玻色子，開啟了通往一個全新物理世界的大門。

暗物質：歐洲核子研究中心的科學家正在揭開宇宙的基本秘密。

2012年，國際歐洲核子研究中心的科學家宣布發現了難以捉摸的希格斯玻色子粒子。神秘粒子被認為是粒子物理學的基本元素，它是希格斯場的一種表現形式，並賦予其他粒子質量。上世紀70年代，諾貝爾獎得主彼得?希格斯(Peter Higgs)創立了希格斯玻色子理論。儘管沒有人見過希格斯場，但希格斯玻色子成功地解釋了希格斯場的影響。直到在瑞士日內瓦的大型強子對撞機(LHC)上令人難以置信地發現希格斯玻色子之前，希格斯玻色子只是所謂的標準物理模型中的一個理論粒子，LHC是一個17英里長的粒子加速器。

同樣的道理也適用於尋找暗物質，一種散布在宇宙各處的神秘而不可探測的物質。

當天體物理學家觀察旋轉星系的運動時，星系中所有可見物質的引力效應並不疊加。

正因為如此，科學家們確信，一種不與電磁輻射相互作用的物質，給了這些星系比我們所能探測到的更大的質量。

從本質上講，暗物質不反射或發射任何光，科學家們也不完全確定它是什麼或它是如何工作的。

暗物質：2012年ATLAS實驗發現了希格斯玻色子。

但是，如果七年前希格斯玻色子的發現證明了什麼的話，科學家們仍然有空間對宇宙的基本性質做出突破性的發現。

2012年希格斯玻色子發現期間，劍橋大學默里愛德華茲學院的粒子物理學家薩拉路易斯威廉姆斯(Sarah Louise Williams)是歐洲核子研究中心(CERN)環面大型強子對撞機(ATLAS)的科學家之一。

這位物理學家現在告訴快報。這一具有里程碑意義的發現「為新物理學打開了一扇門」，科學家們希望通過這扇門更多地了解暗物質，以及在公認的物理標準模型之外可能隱藏的東西。

所有周圍的物質都是由微小的亞原子粒子構成的，它們符合標準模型，這是一種被廣泛接受的費米子分類，比如電子和夸克，以及玻色子，比如希格斯粒子或光子。

但是威廉姆斯博士說，在標準模型之外還有其他的理論，比如許多科學家希望在歐洲核子研究中心證明的超對稱性。

這位粒子物理學家說：「很多人正在超越標準模型，在這個圈子裡，有很多很多不同的理論。」

「超對稱性是一個非常受歡迎的理論，但也有很多人在超對稱性之外尋找更奇異的理論。」

暗物質：這是我們所知道的基本粒子的標準模型。

在粒子物理學中，超對稱性是標準模型的延伸，其目的是「填補空白」。

在這個理論中，標準模型中的每一個粒子都與某種夥伴粒子配對，以解釋費米子和玻色子之間的關係。

如果是真的，超對稱性可以用來解釋暗物質的特性，理論上，大型強子對撞機上的粒子碰撞應該能夠產生這些粒子。

但這並不是歐洲核子研究中心探索的唯一概念，貌似有理的理論有很多。

威廉姆斯博士說：「希格斯粒子可能是暗物質如何與標準模型相互作用的直接入口，也可能是更重的粒子衰變成的某種東西。」

無論情況如何，威廉姆斯博士說，歐洲核子研究中心的科學家們在做出任何決定性的發現之前還有很長的路要走。

目前，大型強子對撞機和ATLAS實驗正在進行關鍵的維護、維修和升級，以趕上2021年夏天，屆時大型強子對撞機將重啟第三次運行。

暗物質：彼得·希格斯因在20世紀70年代預測了希格斯玻色子而獲得諾貝爾獎。

未來2026年的升級計劃將使大型強子對撞機的質子碰撞次數從每秒4000萬次增加到每秒1.5億次，這一數字令人難以置信。

超過三倍的碰撞次數預計將產生更多的粒子，這將給歐洲核子研究中心的科學家提供比以往任何時候都多的數據來分析。

威廉姆斯博士說：「在未來的幾年裡，將會有如此多的結果出來，而許多這些複雜的測量可能需要很長時間。」

大型強子對撞機每次運行持續三年，之後總是要進行為期兩年的升級。

根據威廉姆斯博士的說法，阿特拉斯2號運行期間收集的原始數據量是如此之大，科學家們到目前為止只到達了「冰山的一角」，還在對寶貴的信息進行篩選。

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