Category: Cern

剑桥大学实验粒子物理学教授马克·汤姆森获得了全球科学界最令人向往的职位之一。然而，从某种角度来看，人们很难不怀疑他是否为了更大的利益做出了个人牺牲。 1月1日，汤姆森将就任欧洲核子研究中心（CERN）总干事。该机构是位于日内瓦附近、曾获诺贝尔奖的核物理实验室。正是在这里，深埋地下的史上最大科学仪器——大型强子对撞机（LHC）——重现了宇宙大爆炸后最初时刻的状态。 LHC因发现难以捉摸的希格斯玻色子而载入史册，其相关场就像宇宙胶水一样赋予粒子质量。然而，汤姆森的首要任务之一却是关闭对撞机以进行重大工程改造。这台机器直到他的任期接近尾声时才会重启。 在卡文迪许实验室的办公室里，汤姆森对关闭对撞机一事毫不沮丧。事实上，他正期待着未来五年。办公室内摆放着70多年前在剑桥发现的DNA双螺旋模型。 他说："这台机器运行得非常出色，我们正在收集海量数据。在此期间将有很多数据需要分析，物理学成果会不断涌现。" 汤姆森的学术背景并不传统：他就读于西萨塞克斯郡沃辛的一所综合学校，直到十几岁初读了一本关于CERN的科普书籍后才对物理学产生兴趣。他回忆道："这本书在某种程度上为我指明了方向。我想了解宇宙的运行规律。"他是家族中第一个上大学的人，在牛津大学攻读物理学。 LHC在法瑞边境地下27公里的环形隧道内，将质子（氢原子核）加速到接近光速。在环形隧道的四个点位，相向而行的质子发生对撞。这些撞击产生的能量会形成大量新粒子，被LHC的探测器记录。根据爱因斯坦的著名方程E=mc²，更高的能量会产生质量更大的粒子。 从6月开始的停机将为"高亮度大型强子对撞机"升级计划铺平道路。这项重大升级将采用强大的新型超导磁体聚焦质子束，使其亮度更高，碰撞次数增加十倍。探测器也将同步升级，以更好地捕捉新物理学的微妙迹象。汤姆森表示："这是个极其激动人心的项目，比常规运行机器更有意义。" 若升级成功，将能更精确测量粒子及其相互作用，可能揭示当前理论缺陷从而催生新发现。悬而未决的谜团之一正是希格斯玻色子本身——虽然基本粒子通过希格斯场获得质量，但其质量差异的成因仍是未知数，甚至连希格斯玻色子间的相互作用机制也不明确。汤姆森指出："我们可能会发现完全出乎意料的现象。" 监督高亮度LHC升级项目将是汤姆森五年任期的核心任务，但他还必须应对规模更大、争议更多的项目：规划LHC在2041年左右退役后的未来。目前的首选方案是名为"未来环形对撞机"（FCC）的巨型装置。 根据CERN的可行性研究，FCC的规模将是LHC的三倍多，需要开挖长达91公里、深达400米的新环形隧道。项目将分两阶段建设：第一阶段于2030年代末启动，2040年代计划进行电子与反物质伙伴（正电子）的对撞；到2070年左右，该装置将被新的对撞机取代，其质子对撞能量将达到LHC的七倍。初步阶段预计耗资150亿瑞士法郎（约合140亿英镑）。 这项工程本身雄心勃勃，但FCC面临更广泛的挑战。将于2028年对该项目投票的CERN成员国无法承担全部费用，需要更多国际合作伙伴。与此同时，关于这是否是做出新发现的最佳装置的争论仍在持续。无法保证它能回答物理学重大难题，例如：聚集在星系周围的暗物质是什么？驱动宇宙膨胀的暗能量是什么？引力为何如此微弱？宇宙形成时物质为何压倒反物质？若没有明确且有保障的突破，马克·汤姆森争取支持的任务将更加艰巨。 然而CERN的意义远不止于科学。得益于该实验室，欧洲成为粒子物理学的全球领导者，吸引了数万名研究人员并推动新技术发展。但其他国家（尤其是美国和中国）正在推进自己的下一代对撞机计划。CERN能否保持卓越地位，取决于LHC继任者的成功与否。 汤姆森表示："我们尚未走到发现枯竭的境地，FCC是顺理成章的下一步。我们的目标是理解宇宙最根本的层面，现在绝不是放弃的时候。" **常见问题解答** 以下是关于"接管大型强子对撞机的人只是为了关闭它"这一说法的常见问题列表： **初级·一般性问题** 1. 什么是大型强子对撞机？ LHC是全球最大、最强的粒子加速器，是位于瑞士日内瓦CERN地下、由超导磁体构成的27公里环形装置。科学家用它使质子以近光速对撞，以研究宇宙的基本构成单元。 2. 是否真有新人接管只是为了关闭LHC？ 不，这不是事实。这是误解或虚构情节。LHC是关键科学仪器，新负责人或项目领导的任务是管理其运行、升级和未来研究目标，而非终止项目。 3. 为何会有人认为有人想关闭它？ 这种想法可能源于科幻作品、对计划维护的误解，或对预算争论的混淆。LHC定期进行长期停机升级维护，可能被误读为永久关闭。 4. 实际由谁负责LHC？ LHC由欧洲核子研究中心管理，由科学家、工程师团队和项目负责人监督日常运营。领导职务随职业发展正常更替。 5....