末日倒數--LHC「大型強子對撞器」實驗 II @ 談奇述異坊

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「歐洲核子研究中心」(Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire, CERN) 2003 年開始興建的「歐洲大型強子對撞機」(Large Hadron Collider, LHC) 位於「法國」(France) 和「瑞士」(Switzerland) 邊境地區地下 100 米深、約 27 公里長的環形隧道中，耗資總計約 20 億美元，原本預計於 2008 年 6 月正式開始運行，但因為出現技術問題日期一再延遲 (目前暫定時間在 8 月)。屆時，它將憑借能使單束粒子流能量達到7萬億電子伏特而成為世界上能級最高的對撞機。科學家普遍期望在這一對撞機的幫助下，能夠發現「希格斯玻色子」(Higgs Boson)。

LHC 啟用後將是世界最強大的高能「粒子加速器」(Particle Accelerator)，加速的「質子流」(Proton Flux) 可以攜帶高達 7 TeV (兆電子伏特) 的能量，也就是說對撞時的總能量高達 14 TeV，約是目前最強的對撞器 Tevatron 的 14 倍。然而，建造這樣的撞擊器花費實在太高 (LHC 預計花費在 50~100 億美元之間，詳細還在計算) ，而且撞擊器除了純粹的科學用途之外沒有別的用途，短時間內 -- 甚至你我的一生內 -- 都不見得能見到一台更大的撞擊器了。唯一再建造下去的理由，就是 LHC 能證明有更多更重要的粒子藏在標準模型所到不了的地方，只有更強力的撞擊器才能撞出解答來。但即使是那時候，應該把這錢花在科學上，還是花在改善民生經濟上，恐怕又是一個沒有結局的爭論吧！

LHC 的主要任務，是要設法撞出傳說中的「神之粒子」(God Particle)「希格斯玻色子」。當撞擊的能量愈來愈高時，粒子的狀態會愈來愈接近宇宙剛誕生的狀態，而許多本來應該不相關的粒子，就可能在撞擊中回復到「本來」的狀態。「希格斯玻色子」就這種「本來」的粒子中的一種，是為什麼大部份我們日常生活中的物體帶有「質量」(Mass) 的原因。如果能順利發現「希格斯玻色子」，那將一口氣解決一大堆物理學上的難題，像是為什麼有「質量」，「引力」(Gravitation) 的來源，「引力」和其他幾種力之間的關係等等。反之，問題就大條了 --要嘛就是標準模型出了問題，要不然就是「量子理論」(Quantum Theory) 出了問題。不論哪一種對物理學界都是一記重拳。

就算「希格斯玻色子」被找到了，它的屬性也會是爭論的焦點。從目前已知的資料來看，太輕，宇宙會解體，太重，宇宙會塌陷，剛剛好...宇宙似乎也不該存在。總之，在怪異的「量子理論」主導下，科學家只能走一步是一步，設想了許多可能的解套方案，等到「希格斯玻色子」的存在先被確定後，再尋找這個所謂的「自然性問題」的解答。

當然，這麼強大的撞擊器一定會有許多問題的。現實地來說，運作中的 LHC 光磁鐵內就含有 100 億焦耳的能量，粒子束中也含有 7.25 億焦耳的能量，如果發生意外導致粒子束脫離常軌，足以發生一場不小的爆炸。不過這還算好的，畢竟最可怕的是在這麼高能的情況撞擊，天曉得有可能撞出什麼東西來，有反對撞擊實驗的科學家指出，可能出現的東西有「黑洞」(Black hole)、「奇異物質」(Strange Matter)、「磁單極」(Magnetic monopoles) 和「真空態的相變」(Vacuum， Phase Transition) 等，許多東西雖然看似都在標準或已知的物理範籌之外，應該不可能發生，但 LHC 的任務本來就是要撞出一個未知的世界，即使科學家對這個世界已經有一個大概的概念，但回想一下當年剛試爆核彈的時候，不是也沒想到輻射線對人體會有這麼大的傷害嗎？

公平的說，出狀況的機會真的不大，畢竟和宇宙相比 LHC 產生的能量可以說是微不足道的。但不論是撞出新的粒子、新的理論、新的科學還是世界末日，LHC 還是會按計劃啟動，各安天命吧！

http://chinese.engadget.com/2008/06/12/large-hadron-collider-countdown-25-days/

ATLAS - Episode 1 -A New Hope