注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

李淼的博客

惯性参照系

 
 
 

日志

 
 

LHC,我们期待什么?  

2009-12-03 02:05:11|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

(《新发现》专栏,勿转)

LHC,全球关心所谓宇宙秘密的人,总是被它的新闻所吸引。去年9月10号,LHC第一次启动,经过一段时间的运转,9月19号因为冷却系统的故障 53个磁铁损坏了,LHC被迫关闭。修复是一个漫长的过程,因为还涉及到整个系统的检查、清理和调试。经过一年多的辛苦工作,LHC终于在今年11月21 号重新启动。到了24号,LHC的四个探测器都检测到相反运动的两个粒子束的碰撞,这些粒子束含的是质子,每个质子的能量达到450京电子伏(1京=10 亿)。这个能量当然还远远低于设计的七千京电子伏。到了11月30号,一个纪录产生了,被加速后的每个质子的能量达到1180京电子伏,超过了过去的纪录 980京电子伏(美国国立费米实验室的纪录)。

但是,要产生传说中的希格斯粒子和我们期待已久的新粒子,这个能量还不够。即使假以时日能量上去了,要记录足够多的数据以便观测到新物理,每束粒子 流的亮度也需要足够大。这里所谓的亮度就是每秒每单位面积有多少粒子通过。亮度越大,对头运动的质子碰撞的次数越多,能够产生的新粒子的可能性才越大。

按照最乐观的期望,我们在LHC运行的第一年,也就是2010年,不要指望LHC能带给我们任何激动人心的消息。按照计划,在2010年第一季度, 能量可以达到预计最高能量的一半,也就是说每个质子的能量是3500京电子伏。能量是够高的了,但亮度不够。为什么我们特别强调亮度?因为质子是非常复杂 的粒子。Feynman曾经说过,用碰撞质子来研究物理,就像将两块表碰撞打碎它们来研究表的内部结构一样困难。

11月29号,我开始在博客上写LHC日志,不定期登出,无非将欧洲核子中心自己发放的消息按日期列出来,只列我以为是重要的。我的第一篇日志就是 从11月21号列到11月27号,那一天欧洲核子中心加速器和技术部主任Steven Myers接受记者采访,视频登在欧洲核子中心的主页上。LHC类似的宣传非常多。我的一位朋友告诉我,在欧洲,LHC和媒体的成功互动已经被媒体学术界 列为典范。

现在回到本文的主题,我们到底期待LHC带给我们什么?根据LHC的一贯宣传,这是一部发现希格斯粒子的强大加速器,除此之外还可能发现新粒子和新 的物理规律,总而言之这是一部发现机器。希格斯粒子被Leon Lederman命名为上帝粒子(the God particle),说明这个粒子对于粒子物理模型的重要程度。很难用几句话将希格斯粒子在标准粒子模型中的地位说清楚,我们只需要提两件事情,第一,没 有希格斯粒子,所有粒子都是无质量的(当然量子色动力学可以为质子带来质量是另一回事),没有希格斯粒子,所谓弱作用力和电磁作用的统一也无法完成。当然 存在很多取代希格斯粒子的方案,但很多方案中还是含有一个等效的希格斯粒子。所以,大多数粒子物理学家认为希格斯粒子肯定会被LHC轰炸出来。另外,希格 斯粒子的性质对于决定比标准粒子模型更加深刻的物理规律将起决定性的作用。

美国国立费米实验室似乎有证据支持希格斯的粒子在115京电子伏左右,果真如此,那么LHC必将轰出希格斯粒子,但是它也面临来自费米实验室的竞争。

毕竟,大多数人相信希格斯粒子的存在,所以即使LHC最终发现了它,届时物理学家们也许不会特别兴奋。如果发现了新的粒子,情况将完全不同。所以,目前全世界粒子物理学家们最热门的话题一定是推测LHC将发现什么新粒子和新物理。

过去,理论粒子物理家们已经提出过各式各样的可能性。例如,许多人相信所谓超对称的存在,这种前所未有的对称性预言所有我们已经发现的粒子都有一个 尚未发现的伙伴。超对称最初是用来解释粒子物理中的一个非常技术性的问题,即为什么我们看到的所有粒子质量相对比较小?后来由于超弦理论的发展,超对称被 认为是不可避免的。但是,最新的理论发展告诉我们超对称也许并不是不可避免的,也许恰恰相反,我们在地球上可能永远不会发现超对称。粒子物理学家 Michael Peskin有一句经常被业内人士引用的话:LHC有90%的可能只验证粒子标准模型,包括发现希格斯粒子;只有10%d的可能发现新物理,如果发现新物 理,那么70%的可能是发现超对称。我们总结一下他对超对称的预言:只有7%的可能发现超对称。我个人的预期更加悲观,我认为发现超对称的可能远远低于千 分之一。

过去,物理学家们还发明了额外维,迷你黑洞,无希格斯理论,复合希格斯理论,额外维的解构,等等。我个人认为,自然界(或爱因斯坦的那位上帝)比我们要聪明得多,LHC在发现希格斯粒子之外,将为我们带来我们想也不敢想的惊喜:百分之百的意外。

当然,百分之百的意外对于很多人来说不是惊喜,因为他们发明了自己的理论,他们希望LHC证实他们的理论。而对于绝大多数年轻人来说,对于我这个粒 子物理的外行来说,百分之百的意外是惊喜,因为我们和那些已经发明自己理论的人站在了同一个起跑线上,我们都是一无所有,我们有发明自己理论来解释LHC 发现的机会。

我觉得,抱着这个期望才是很多人热衷谈论LHC的原因。过不了几年,我们将会知道结果。

  评论这张
 
阅读(1816)| 评论(3)
推荐 转载

历史上的今天

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017