天生的“发现机器”？

　　建造LHC的构想，最初产生于1984年。

　　这个项目由CERN的20多个成员国负责建设，吸引了全球80多个国家和地区的近2000多名物理学家参与。

　　CERN坐落在法国与瑞士交界的日内瓦湖附近。LHC就安装在那里一个地下100米深、27公里长的环形隧道内。之所以要在地下建隧道，主要是为了避免使用昂贵的土地，同时也有效地屏蔽了加速器束流运行时产生的放射性。

　　在LHC对应的地面上，是CERN的办公楼、实验室和居民区。

　　安装LHC的隧道并不是新建的，之前里面有一个大型的正负电子对撞机(用于粉碎电子，而不是质子)。

　　建造LHC前后用了10年时间，设备总重量达37600吨，其中有9300块磁铁。不算挖隧道的费用，仅机器本身的投入(接近50亿美元)就可以建至少10个“鸟巢”。

　　建成后的LHC不仅是世界最大的粒子加速器，同时也是世界最大的机器。

　　它的耗电量相当于整个日内瓦市全城的用电量。在一年5亿欧元的预算中，相当一部分要用于支付电费。

　　一旦LHC“开足马力”，能把数以百万计的质子加速至将近每秒钟30万公里，是光速的99.99%。质子流每秒可在隧道内狂飙11245圈，单束质子流能量可达7万亿电子伏特——约相等于一列高速列车的能量。

　　运行方向相反的两束高速质子流一旦对撞，碰撞点将产生极端高温，最高可达到太阳中心温度的10万倍。

　　物理学家们相信，当两束总能量达到14万亿电子伏特的质子束“迎头相撞”时，从未见过的粒子将会出现。上一次，他们通过对撞发现新粒子——W和Z玻色子——还是在1983年。此后25年，物理学家没有再发现过新的粒子。这也正是他们破釜沉舟建造LHC的原因所在。

　　中国科学院高能物理所李海波研究员对《中国新闻周刊》说，自从1919年卢瑟福用天然放射源轰击氮原子发现质子后，粒子撞击实验就成为物理学家探索物质内部结构的有力武器。

　　“从这个意义上说，粒子对撞机就好比物理学家的显微镜。”物理学家克林斯说，“而LHC无疑是有史以来尺寸最大、功能最强的显微镜。”

　　“LHC天生就是个发现机器。”CERN中心主任、法国物理学家罗贝尔•艾马说。

　　为了寻找希格斯玻色子和其他新粒子，CERN的科学家建造了4个地下观测器，记录撞击时景象。

　　其中一个名为Atlas的观测器，是一个七层楼高的圆柱体，由钢铁、充气铝管、液态氩和光纤制成，重量为7000吨，与法国艾菲尔铁塔的重量不相上下。

　　如果物理学家未能在实验中找到游离的希格斯玻色子，那可能意味着他们在错误的道路上浪费了数十年的大好时光。在过去的数十年，物理学家一直构建的标准模型，希望把已经发现的粒子整齐划一地归类。现在，他们离这个目标就差一步——找到希格斯玻色子。

　　标准模型是一套描述强作用力、弱作用力、电磁力这3种基本力以及组成所有物质的基本粒子的理论。它把基本粒子(构成物质的亚原子结构)分成三大类：夸克、轻子与玻色子。

　　标准模型的出现，使得各种粒子如万鸟归林般拥有了一个共同的“家园”，非常之完美。然而，这种完美有个致命的缺陷，那就是该模型预测出的粒子没有任何差别并且质量都为零。

　　1964年，英国物理学家彼得•希格斯预言存在一种希格斯玻色子，其他粒子都在其构成的“海洋”中游弋，受其作用而产生惯性，最终才有了质量。

　　希格斯玻色子不仅能够解释物质质量之源，而且能完美地支撑起整个标准模型的理论大厦。因此，它也被称为“上帝粒子”。

　　“我们知道，希格斯玻色子一定存在。”加拿大安大略省普里美特理论物理研究所物理学家李•斯莫林说：“否则的话，我们就一直在错误的理论根基上原地踏步。”

　　“这是解开宇宙构成秘密的一个关键所在。”美国费米国家实验室的理论物理学家约瑟夫•里肯教授说道。

　　在LHC建成之前，世界上最大的粒子对撞机位于费米国家实验室。它的加速轨道长3公里，撞击时产生的最大能量是LHC的七分之一。

　　虽然如果LHC寻找希格斯玻色子失败，将令很多人大失所望。但也有一些人认为，这未必不是一件好事。里肯说，那物理学家将不得不重新思考几十年来被视为天经地义的各种问题，因为很多理论都是建立在标准模型之上的。