LHC的10年

10年前的这个月，大型强子对撞机首次启动，并开始了它对彻底改变我们对宇宙理解的探索。但它有多成功呢?亚当·墨菲……

在瑞士和法国边境附近的地下，坐落着大型强子对撞机(LHC)。一个27公里长的环;有史以来最大的工程项目之一。它的建立是为了帮助我们解开宇宙的一些基本秘密。但它是如何做到的呢?Tara Shears是利物浦大学的粒子物理学教授。

塔拉-有人说这就像把两块非常昂贵的瑞士表撞在一起，然后试图从脱落的碎片中重建出里面的东西，以此来研究瑞士表的工作原理。它需要两束质子，也就是氢原子核，让它们以相反的方向在这个环上循环，并加速它们，直到它们获得大量的能量，直到它们的速度只比光速慢几米每秒。然后这些光束被引导在这个环周围的四个点上碰撞在一起，我们在这里进行实验。

当这些质子束碰撞在一起时发生的事情是我们整个研究的关键，因为当这些质子束碰撞在一起时，实际上进入的是时间的微小实例，空间的微小区域，我们有如此多的能量，我们可以将物质隐藏到它的基本成分中，我们可以从这些能量中制造出新的基本成分。我们的实验就像一个巨大的3D相机，拍下这些粒子从碰撞点出来时留下的痕迹，并将它们的能量储存在我们所有的探测器材料中。

Adam—大型强子对撞机最著名的成果可能是希格斯玻色子的发现，弗朗索瓦·恩格勒和彼得·希格斯因此在2013年获得了诺贝尔奖。

塔拉-希格斯玻色子是宇宙中绝对不可分割的一部分。实际上，宇宙中不可分割的一部分叫做希格斯场。它是一种能量场存在于整个宇宙中。这对我们来说很重要的原因是我们认为正是这个场，以及基本粒子在宇宙中运动时与这个场的相互作用赋予了基本粒子质量。这听起来可能不是一件特别重要的事情，但对于我们来说，能够理解粒子的行为方式，以及控制粒子行为的力的方式是绝对必要的。这个场，还有粒子，和这个场相关的希格斯玻色子是我们对发生的事情的理论理解中不可或缺的一部分。

大型强子对撞机的设计目的是，如果希格斯玻色子存在，那么我们应该能够看到它。事实上，早在2012年，我们就看到了对这种粒子的第一次观察，从那以后，我们收集了更多的数据。

亚当:希格斯玻色子的发现对科学意味着什么?

塔拉-希格斯玻色子的发现为我们所做的是填补了我们目前对物质的理解中缺失的部分。这就像一个拼图，把最后的碎片粘在一起，然后所有的碎片锁在一起，你就有了一个连贯的画面。你知道，你可以看到它在你面前;它的工作原理;这是辉煌的。你不能夸大这是多么重要的一步。

亚当-大型强子对撞机的工作还远未完成…

塔拉-除了试图找到希格斯玻色子之外，大型强子对撞机确实是一台发现机器。虽然我们已经进行了10年，但我们只获取了最终数据集的5%。大型强子对撞机是一个真正的长期机器。我们认为它将持续到2035年，甚至可能更长一点，所以有更多的数据要公布。

所以如果你想想我们已经用发现希格斯粒子的那5%的数据做了什么，以及所有其他的研究，这些研究告诉了我们更多关于我们理论的局限性，以及我们的其他假设的局限性，我无法告诉你接下来的95%会发生什么。这是做研究最令人兴奋的事情。我们收集的数据告诉我们一些新的东西，如果我去猜测外面有什么是愚蠢的。

亚当:十年前成为粒子物理学家的第一天是什么感觉?

塔拉-看到第一束光的证据真是太神奇了。当你想到所有的工程，所有的设计，所有的工作都投入到这台机器上，当他们打开它的时候，它就工作了，这真是令人敬畏。

我仍然觉得这不可思议。这是一项巨大的努力。这种规模的大规模努力并不多见。对我们来说，它几乎类似于登月和太空竞赛，就去那里发现那里有什么而言。这是人类的另一项努力，如果人类能做到这一点，你会觉得人类的内心是辉煌的。