科學家:大強子對撞機可能揭示高維度空間

2015-04-09 13:52

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在歐洲核子研究組織(CERN)兩年的停機維護和升級之後,位於瑞士日內瓦的大強子對撞機(LHC)已正式重啟。參與這一計劃的英國科學家說,在LHC第二階段運行中,所得結果也許會揭示宇宙中可能存在的高維度空間。

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LHC是目前全球最大、能量最高的粒子加速器,可在微觀尺度上模擬大霹靂(Big Bang)之後的宇宙初期形態,幫助科學家研究宇宙起源並尋找新粒子。LHC在經過兩年停機維護後已於5日重啟,進入第二階段運行。

大強子對撞機(Large Hadron Collider,LHC)
 

這個巨型科學儀器上設有多個探測器,其中一個名為「超環面儀器」(ATLAS),它也是LHC中最大的一個粒子探測器,曾在探尋「上帝粒子」希格斯玻色子(Higgs boson)的過程中發揮重要作用。希格斯玻色子是物質之所以有「質量」的關鍵。

英國劍橋大學物理學教授帕克(Andy Parker)是ATLAS計劃的重要專家。他日前表示,LHC重啟有助探索暗物質和暗能量等問題,而「更讓人興奮的可能性」是,研究人員通過觀察實驗中產生和消逝的微觀量子黑洞(microscopic quantum black holes),有可能發現在人們傳統認識的三維空間外,還隱藏著更高維的空間,「這是在CERN工作的劍橋研究人員非常感興趣的一點」。

傳統理論認為宇宙有四維,即三維空間和一維時間,但隨著物理學發展,一些新的理論認為宇宙可能有更多的維度,比如弦論(string theory)中的「M理論」(M-theory)就認為可能存在11維。當然目前這都還是理論推導。

除了高維度空間,帕克說,研究人員還需要對希格斯玻色子展開更詳細的研究,以便完善有關物理學「標準模型」(Standard Model)的理論,如有一些意料之外的發現,或許能給物理學帶來新的突破。

CERN此前的公報說,LHC在停機期間強化了1萬個超導磁鐵連接點,安裝了超導磁鐵保護系統,同時還改進了製冷、真空及電子系統。按計畫它將以13兆電子伏特(13 Tev)的質子束總能量運行,屆時將能夠探索更多未知領域。

LHC位於瑞士日內瓦,造價約46億瑞士法郎(新台幣1380億元),也是有史以來最昂貴的科學設施,1998年開工,花了10年才建造完成。

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