大型强子对撞机计划在几周后重新启动，科学家们准备恢复可以解释存在之谜的实验——包括构成暗物质的不可见粒子。

2020 年 2 月 6 日，在日内瓦附近的法国 Echenevex 进行的维护工作期间，欧洲核研究组织隧道中的大型强子对撞机中的一些 1232 个偶极子磁体弯曲了加速质子的路径。Valentin Flauraud /法新社通过Getty Images文件

大型强子对撞机——世界上最大的粒子加速器——的一个新阶段的运行计划在几周后开始，就在它迄今最伟大成就 10 周年纪念日的第二天：发现了备受追捧的希格斯玻色子.

对撞机的重新开放(自 2018 年以来一直关闭)是全球科学的重要事件，因为通常被认为是有史以来最大的科学实验之一，已经帮助揭示了有关现实结构的重要细节。

2012 年 7 月的希格斯粒子发现肯定了粒子物理学的标准模型，它仍然是对物质如何运作的最佳解释。但科学家们希望最新的 LHC 运行能够解释更大的存在之谜——包括构成暗物质的不可见粒子，以及为什么这里有任何东西。

“我们现在已经为 Run 3 做好了准备，”负责运行 LHC 的国际组织 CERN 的光束操作负责人 Rende Steerenberg 说，这是一个巨大的隐藏环隧道和探测器洞穴，建在地底深处的田野、树木和城镇的地下。法国和瑞士的边界，横跨 5 多英里，周围超过 16 英里。

大型强子对撞机已经休眠了三年多，而它已经通过价值数千万美元的改进进行了升级——升级后的设施将实现高达 13.6 万亿电子伏特 (TeV) 的能量，而之前的运行仅为 13 TeV - 以及先进的探测设备，以更好地检查巨型原子粉碎机内部的混乱爆炸。它现在正在低功率下进行测试，第三轮的第一次实验碰撞将于 7 月 5 日开始。

大型强子对撞机使用巨磁铁在地下环周围以相反方向加速质子束和原子核，然后将它们聚集在一起，以接近光速的速度进行一系列高能碰撞。这实现了自大爆炸后宇宙的第一个分裂秒以来从未见过的能量。

2022 年 6 月 1 日04:28研究这种碰撞的残余物可以告诉科学家哪些粒子在其中形成，即使只是最微小的一秒。科学家们推测，大型强子对撞机内每小时发生的数千次碰撞至少会产生一些他们正在寻找的奇异粒子。

Steerenberg 解释说，最新的 LHC 升级是在 2027 年之后安装更好的探测方法之前的半步，届时 LHC 将作为“高亮度” LHC 满负荷运行——它在更大的粒子加速器“未来”之前的第四个也是最后一个化身圆形对撞机，2040 年后上线。

LHC 是物理学家的重要工具。在旨在解释物理现实的理论中仍然存在一些未解决的问题——其中一些可以追溯到 20 世纪初——科学家们提出了各种关于如何将它们结合在一起的想法。其中一些想法在纸上起作用，但需要存在具有特定品质的某些粒子。

LHC 是迄今为止建造的最先进的粒子加速器，旨在寻找这些粒子并对其进行测量。结果被纳入标准模型，该模型描述了所有已知粒子(目前有 31 个，包括希格斯玻色子)和四种已知基本力中的三种：电磁力、强核力和弱核力，但不是重力。

除了允许对构成我们所看到的所有物质的粒子进行更精确的测量外，科学家们认为升级后的 LHC 还可以帮助解决最近报道的标准模型中的几个异常现象。

最令人费解的一个是 B 介子衰变的差异，B 介子是一种由两种夸克组成的瞬态粒子——构成质子和中子的亚原子粒子。