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大型强子对撞机还有什么用?上帝粒子都发现了

自2015年重启以来,大型强子对撞机的运行能量已升级至原来的2倍,因此它的每一次实验都令世人倍加关注。

物理学家希望利用该设备取得物理学领域乃至宇宙范围内的更多未解之谜,比如希格斯玻色子之类的新粒子等。那么,大型强子对撞机将来究竟会有哪些可能的发现呢?

未来可能的发现

自2013年关闭后,大型强子对撞机进行了为期2年的维护和升级。到2015年重启时,这台粒子加速器运行能量已两倍于关闭前的能量。目前,物理学家正在实施一系列复杂、重要的物理学实验,希望能够验证粒子物理学领域的一些重大理论,如超对称理论。不过,大统一理论在未来三年内得到实验验证似乎可能性很小。无论可能性如何,大型强子对撞机一直在向如下这些近期或长远目标努力。

1、超对称粒子

所谓的超对称理论认为,迄今已发现的任何一种粒子都有一个更重的超对称伙伴粒子。如果能够证明这些粒子的存在,就可以解释目前预言中的某些难题。但是,至今未能发现超对称性存在的确切证据。要想直接证明这种理论,就需要在大型强子对撞机中制造并探测到这种超对称粒子。

2. 引力子

目前的粒子物理学理论“标准模型”也许是成功的,但是它无法描述基本粒子的引力行为。其它一些理论希望能够填补这种空白,这些理论预言存在一种粒子,即引力子,可以用来解释为什么其它粒子感觉到引力的作用。然而,产生这种引力子所需要的能量以及探测引力子所需要的探测器灵敏度,可能都已超出了大型强子对撞机的能力范围。不过,大型强子对撞机还有努力的空间。

3. 五夸克粒子

已经有一些证据可以证明大型强子对撞机可能已发现了一种新粒子--五夸克粒子。所谓的五夸克粒子就是一种由五个更小的夸克粒子组成的粒子。2014年,科学家曾经宣称已经发现了一个四夸克粒子。因此,现在他们认为此次所发现的粒子应该是五夸克粒子。

4. 暗物质

现代天文学理论存在一个大谜团:宇宙的大多数物质(85%)都“消失”了。现有的物理学理论根本无法解释这一现象。有一种理论认为,这些不可见的物质就是暗物质。然而,迄今没有任何人探测到这种暗物质。大型强子对撞机正在努力寻找一种被称为“弱相互作用大质量粒子”的新型粒子。虽然这种粒子目前仍然停留在理论中,但是如果能够探测到,就可以证明暗物质的存在,并对宇宙大多数物质消失现象给予最终解释。

5. 大统一理论

纵观历史,物理学上一些看起来独立的领域最终都被相互联系起来,并统一形成了一个个强大的新理论。如今,我们对物理学有了更为完整的理解。但是,物理学上仍然有一些重要理论,我们无法将它们统一协调起来。大型强子对撞机的一些发现成果或许会启发理论学家统一这些理论,甚至是所有理论。然而,即使是世界上最强大机器所实施的最复杂物理学实验,大统一理论都是一个长远目标。

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