大強子對撞機修復完成 將研究神秘暗物質

「連線科技誌」(Wired)報導,大強子對撞機在找到上帝粒子之後,下一步就要尋找「黑暗物質」,面對宇宙間最大的迷團之一。

歐洲核子研究組織(CERN)的大強子對撞機(LHC),有「世界最精密機器」之稱,它通常在冬季時會年度歲修,然後在春天重新啟動,不過今年修復的時間達到17個星期,原因是部分電纜受損,可能是小型鼬科動物(黃鼠狼)咬壞所致。此外也更換了超導磁體,並且在在超級質子同步加速器中安裝新的質子發射器,將加速器的性能更為提升。

英國理論物理學家彼得.希格斯(Peter Ware Higgs)在1964,提出所指定各種基本粒子性質的「希格斯玻色子」Higgs boson)概念,因為這種粒子它給予了不同基本粒子的性質,因此被匿稱為「上帝粒子」。到了2013年,大強子對撞機終於成功地在對撞中發現了它,使希格斯先生在2014年得到了睽違40年才得到諾貝爾物理學獎。

在完成該項重大研究後,大強子對撞機的新目標將是尋找神秘的「黑暗物質」(dark matter)。所謂黑暗物質是指不發光、也無法通過電磁波的觀測研究,在銀河系裡佔了很大部分的特異存在,是宇宙中最大的謎團,但是對於穩定我們銀河系的結構,有很重要的作用。

天文學家發現,我們的宇宙中,可以見到的日月星辰、星雲、銀河系等物體,僅佔總體宇宙質量的5%,而具有重力,卻完全不發光的黑暗物質佔25%,目前天文學家是靠著非常間接的方式推測黑暗物質應該存在,比如它可能具有引力效果,它應該維持了我們銀河系的螺旋形狀。至於宇宙中最大量,佔到70%的是更為難以理解的「黑暗能量」(Dark energy),它把我們的宇宙像吹泡泡一樣愈吹愈大,現在的物理學對黑暗能量完全沒有頭緒。

理論物理學家目前為黑暗物質提出了幾種「候選者」,比如軸子(axion),這個理論是1977年提出的,研究軸子的國際軸子天文台(IAXO)希望借助大強子對撞機的磁體與X射線技術相合作,試圖證明軸子的存在,目前軸子研究人員已向歐洲核子研究組織提交了概念設計,以創造相關檢測器。

大強子對撞機經常是許多科幻故事的靈感來源,在丹·布朗的《天使與魔鬼》故事中,大強子對撞機製作出了反物質,之後遭竊引發一連串故事;許多陰謀論者認為大強子對撞機終有一天會製造出黑洞把地球給吞噬;知名動畫「命運石之門」(Steins;Gate)當中,把歐洲核子研究組織形容成潛藏重大陰謀的黑暗組織,大強子對撞機是設計時光機的儀器。

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