[图文]霍金100美元下赌对撞机找不到“上帝粒子”

耗资百亿美元世界最大机器昨日启动，却遭著名物理学家"泼冷水"，霍金100美元赌找不到"上帝粒子"。

 

被称为世界规模最庞大的科学工程的欧洲大型强子对撞机（简称LHC）于当地时间9月10日上午9时36分左右 （北京时间10日15时36分左右）正式启动，第一束质子束被注入对撞机，并顺利运行一周，完成高速粒子对撞系列实验首次测试。

大型强子对撞机部件

 

如果成功，这一系列实验将模拟宇宙大爆炸发生时的状态，有助人类进一步探索宇宙起源之谜。

 

尽管全球物理学家对这个项目都寄予厚望，但"微型黑洞"产生的可能性也令"末日论"流言四起。欧洲核子研究中心（CERN）的发言人吉利斯称，相关言论是"胡说"。

 

头发粗细质子束顺利完成"首航"

 

随着一束质子束流注入对撞机，实验正式启动。负责实验的欧洲核子研究中心发言人葆拉•凯特帕诺说："质子束流粗细如同一根头发。"

 

这台对撞机建于瑞士和法国边境地区地下100米深处的环形隧道中。5秒钟后，实验项目位于日内瓦的控制室内电脑收到信号，显示实验进展顺利。

 

开足马力的对撞机能够确保数万亿粒子以高速流过将近27公里长的地下隧道，最高速度将近每秒钟30万公里，相当于光速的99.99%。以如此高速，质子束流每秒可在隧道内狂飙11245圈，单束能量达到7万亿电子伏特。

 

不过，10日实验注入对撞机的质子流运动速度相对较慢，每隔几公里为一段，在隧道中移动。这是为了检测所有设备是否运行正常，包括安装在隧道壁上为数不少的粒子探测器。

 

实验启动近一个小时后，两个白点在控制室的电脑屏幕上闪烁，显示质子束流已经沿隧道环绕一周。在场科学家欢呼鼓掌，庆祝第一束质子束流成功完成顺时针方向"首航"。

 

最早于下个月进行首次对撞实验

 

第一束质子束流沿顺时针方向注入大型强子对撞机并实现贯穿后，第二束质子束流沿逆时针方向于当地时间14时左右注入大型强子对撞机。

 

据专家介绍，两束质子束流贯穿大型强子对撞机并反向平行运行后，极其复杂精密的调试阶段随后开始，只有在达到两束质子束流对撞所需的速度和稳定状态时才能进行对撞。

 

如果接下来几周对设备及系统运行状况的测试和评估一切正常，那么在10月中下旬，顺时针和逆时针运行的两个粒子束将进行首次对撞实验。

 

欧洲核子研究中心首席发言人詹姆斯•吉利斯说，实验初始阶段将以较低速度、较小规模进行粒子对撞。"我们在能量较低时积累经验，熟悉机器性能后再进行对撞。"

 

LHC是迄今世界上最大、能量最高的粒子加速器和对撞机。在环形的LHC内部，两个被称之为"强子"（质子或者铅离子）的亚原子粒子束朝着相反的方向前进，这些粒子每运行一圈，就会获得更多的能量。

 

这台吸引了全世界物理学家目光的"巨无霸"原计划于8月份开动，但由于北京奥运会的热度，所有的电视频道都被占用，而LHC的科学家希望能够向全世界进行现场直播启动仪式，以展现现代物理学对当代社会的重要作用，因此推迟到了今天。

"找不到‘上帝粒子’也是好事"

 

在此过程中，LHC的首要任务是找寻被喻为"上帝粒子"的"希格斯玻色子"。希格斯玻色子是44年前由英国物理学家彼得•希格斯所提出的一种理论存在的粒子。它被视为物质的质量之源以及电子和夸克等形成质量的基础。然而，在粒子物理学"标准模型"所预言的62种基本粒子中，只有希格斯玻色子至今未"显形"。它的存在与否关系着现有的宇宙理论是否能够站住脚。

英国著名天体物理学家斯蒂芬•霍金

 

不过，英国著名天体物理学家斯蒂芬•霍金9月9日在接受英国广播公司（BBC）电台采访时却认为，LHC不会证实希格斯玻色子的存在，而找到"超对称假说"中的"超伴子"的可能性更大。他表示："如果我们没有在实验中发现希格斯玻色子的存在，那么这将是一件更令人激动的事情。因为这表明我们在某方面做错了，我们需要重新来考虑这件事情。我已经打赌100美元，他们是不会找到希格斯玻色子的。"

 

霍金认为，无论LHC能发现什么，都将会告诉人类许多关于宇宙形成的信息。

 

另一位权威赌一年薪水挑战霍金

 

而另一位物理学权威、美国普林斯顿高级研究院的尼玛•阿卡尼•哈米德的预测则充满乐观。他说："我用一年的薪水作赌注，我赌他们能找到希格斯粒子。"参与该项目的科学家则承认，即便理论假设中的"上帝粒子"确实存在，它将在碰撞后10亿分之1秒的时间内衰变，因此要想捕捉到它极不容易。实验要想获得任何有意义的结果，也还需要多年时间。

 

大型强子对撞机在今后10到15年内将持续进行实验，由此产生的大量粒子数据将交由全球各大学和研究机构的实验室分析。

 

这一项目的法国方面负责人罗伯特•艾马说："无论实验带来什么发现，都将极大丰富人类对世界起源的认识。"

 

参与实验的物理学家丹内格瑞认为，实验的意义在于："这关乎探寻人类的知识，关乎基本物质的运作方式。"

[技术前景]

 

对于生活三大领域有实际好处

 

即使能发现"希格斯玻色子"，这项实验对我们的生活又有什么实际的好处呢？能让我们更便捷上网吗？收看到更多电视频道吗？纽约市立大学理论物理学教授加来道雄表示，物理学实验的潜在回报体现在多个方面：

 

其一，电信。先前的物理学实验带来了数据处理方面的挑战，这令CERN于1990年创造出了万维网。同样，LHC也将引领我们进入一个全球分布式计算和大量数据更有效贮存的时代。更好地了解亚原子世界将导致量子计算和超安全通信方面取得突破。事实上，LHC进行的每一个大型实验一年所获得的数据，可以刻满十万张双面DVD。为了对这些数据进行分析，世界各地成千上万名科学家都要参与进来，他们所使用的数万台甚至数十万台计算机借助分布式计算网络（网格计算）联合在一起，构成了全球最强大的超级计算机系统。

 

其二，医疗。粒子加速器目前在癌症治疗和医学成像方面的作用越来越显著。许多医院利用质子、碳离子甚至是反物质等带电粒子来治疗癌症。用于开发LHC的新技术将来会在医院找到广阔的用武之地。为实验建造的超灵敏光子探测器就是一个重要的例证。

 

此项目发言人罗杰•弗迪说："我觉得它们在医疗领域的应用就像异花授粉。"

 

其三，能源。加来道雄表示，通过LHC获得的认识可能在未来数十年内用于开发新能源，比如可控的核聚变电站。微型黑洞的产生甚至可能在能源需求中扮演一个长远性的角色。他说："一些人认为外太空的黑洞可能是未来人类的能源。"

 

加来道雄认为，如果更长远地来看，对宇宙的深入探索总是会带来技术突破。利用机械力导致19世纪的蒸汽机的出现，人类进入了工业时代，电力与磁力的统一导致计算机、激光和20世纪的其它发明的诞生。原子的奥秘的解开带来了核时代的胜利和恐慌。

 

他说："人类历史被不断破解的重力、电力和磁力以及核力所塑造。如今我们处于所有这些力统一始祖的边缘，所有这些力将统一成一种超级力。我们认为超级力就是超弦理论，是超级力引发宇宙大爆炸的，创造了宇宙万物。"

 

来自LHC的最大发现会是什么？加来道雄认为会是太多的巨大突破。他说："LHC将不会打开另一宇宙的大门，它也不会在太空中开个洞。但它将会尽力建立一个等式，从而让高级文明社会能精确操纵时空。"

 

 

 

[合作背景]

 

中国投资数千万元并参与研究

 

大型强子对撞机（LHC）的构想从1980年首度出现，1994年开始设计建造。它由欧洲20个国家联手发起，来自80多个国家和地区的约7000名科学家和工程师参与了建设，总投资达60亿至100亿美元，所涉及的人力、物力、财力和规模堪称人类历史上最大规模物理实验。

 

中国在相关实验中投资数千万元人民币并将参与物理分析。中国多个科研机构和多所大学的研究人员参加了部分实验。

 

尽管全球物理学家对这个项目都寄予厚望，但"微型黑洞"产生的可能性也令"末日论"流言四起，一些人认为，"复制"137亿年前大爆炸发生后的宇宙初始形态，将导致一场灾难。

 

不久前，一批持反对态度的欧洲科学家向欧洲人权法院提出告诉，申请对CERN启动LHC发出紧急禁令。

 

他们认为，LHC实验产生一个"迷你黑洞"的可能性虽然很小，但并非不存在。一旦产生黑洞，地球将面临"由内而外"被吞噬的命运。

 

更有人认为，后果远不止产生黑洞这么简单，对撞实验可能对时空结构引发灾难性的连锁反应，进而将整个宇宙撕成碎片。

 

美国夏威夷的两名环境学家今年3月也向美国联邦地方法院提出了诉讼，要求美国政府干预LHC对撞计划，推迟其启动时间，直至其安全性得到充分证实。

 

CERN科学家在发布的LHC计划安全报告中指出，对撞机中产生微型黑洞的理论可能性微乎其微。比LHC高得多的能量碰撞在自然界频繁发生，以接近光速而来的宇宙射线粒子轰击地球和月亮已经近50亿年，并没有形成贪婪的黑洞把地球吞噬掉。

 

CERN的发言人吉利斯称，相关言论是"胡说"。他说，实验可能产生的最危险后果是质子束流在全速运转情况下失控，但即便如此也只会对强子对撞机造成损坏，在隧道上撞出几个坑。