史上最大粒子对撞器开启，人类即将迎来新纪元

以下文字转自中国新闻网，而中心网又是转自《文汇报》：

史上最大粒子对撞器开启 揭开世界终结之理

欧洲大型强子对撞机正式启动

将大型离子对撞实验（ALICE）的内部追踪系统运送到实验洞并将它嵌入定时发射膛(TPC)。ALICE将用来研究超高能质子-质子和铅-铅对撞物理学原理，并将揭露宇宙大爆炸后几微秒内的宇宙情形。


（1） 大型强子对撞机正式启动

（2） 第一束质子束流走通欧洲对撞机第一段

（3） 第一束质子束流走通欧洲对撞机第四段

经过十几年的建造，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机１０日正式启动，将第一束质子束流注入对撞机。

当地时间１０日９时３８分（北京时间１０日１５时３８分）左右，大型强子对撞机项目主任林恩·埃万斯发布了启动命令，第一束质子束流被注入安装在地下１００米深的２７公里长环形隧道内的大型强子对撞机开始运行。

大型强子对撞机从上世纪９０年代初开始设计，它的启用将为科学家研究宇宙起源和各种基本粒子特性提供强大武器。

来自８０多个国家和地区的约７０００名科学家和工程师参与了大型强子对撞机的建设。中国近十所科研院所和高校的科研人员参加了大型强子对撞机上所有４个大实验的大型探测器的建造。

中新网9月10日电 欧洲核研究组织(CERN)的大型强子对撞器(Large Hadron Collider，LHC)于北京时间10日下午启动，展开历史上最复杂也最激动人心的科学实验，就是模拟宇宙大爆炸。

　　英国物理学家霍金指，这次实验将是物理学“新黄金时代”，开物质和宇宙秘密宝库。但有科学家担忧，LHC其实是部“末日机器”，实验可能产生微型黑洞，令“世界末日来临”。

　　史上最大的粒子撞击器LHC，坐落在瑞士和法国边界山脉深入46米至150米地底，从构想到建成历时近20年，花了60亿瑞士法郎，吸引80个国家5000名科学家参与。

　　在撞击器内那条27公里长的圆形隧道，超导磁铁会把质子和离子，加速至接近光速，然后相撞，在极细微空间爆发十万倍太阳温度的超级高温。这一刻就像宇宙大爆炸之后，释放大量能量和基本粒子，冷却后形成组成物质的质子和中子。

　　重演小型宇宙大爆炸，科学家将从中寻宝。一样是物理理论中令粒子拥有质量的“上帝粒子”。另一样是占宇宙百分之九十六却看不见的暗黑物质和暗黑能量，从数据推断出它们组成成分。第三样是由电荷相反的基本粒子组成的反物质，科学家相信宇宙诞生时正物质和反物质数量一样多，他们要探究之后没有反物质留下的原因。最后是高次元空间，如撞击后有粒子失踪，它们就可能进入隐藏的高次元空间。

什么是“上帝粒子”，为什说发现它就揭开了世界终结之理？

“上帝粒子”是1988年诺贝尔物理学奖获得者莱德曼对希格斯玻色子的别称。这种粒子是物理学家们从理论上假定存在的一种基本粒子，目前已成为整个粒子物理学界研究的中心，莱德曼更形象地将其称为“指挥着宇宙交响曲的粒子”。

  

希格斯玻色子（或称希格斯粒子、希格斯子,Higgs boson）是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子，至今尚未在实验中观察到。它也是标准模型中最后一种未被发现的粒子。

自1899年汤姆逊爵士发现电子开始，直至如今，在一个多世纪的时间里，人类一直孜孜不倦的探索着微观世界的奥秘。1995年3月2日，美国费米实验室向全世界宣布他们发现了顶夸克时，一套称之为标准模型的粒子物理学模型所预言的61个基本粒子中的60个都已经得到了实验数据的支持与验证，看上去标准模型马上就要获得决定性的胜利，对物质微观结构的探索已经到达了它的尾声，似乎人类也马上就要听到这一跌宕起伏的，充满了高潮与华彩的探索乐章的终曲，但是仍然有一个粒子，游离在这座辉煌的大厦之外，仿佛一个幽灵，这就是希格斯粒子，而且就是这个粒子可能会击垮整座大厦。但是也许会为我们揭示出一条全新的探索旅途。

1988年诺贝尔物理学奖获得者莱德曼在其与和泰雷西合著的《上帝粒子：假如宇宙是答案，究竟什么是问题？》的结尾充分流露出了物理学家们对终极前景的渴望，他这样写道：

　　“天空中出现了一道炫目的光芒，一束光亮照亮了我们这位沙滩主人。在巴赫B小调弥撒曲庄严、高潮的和弦配乐下，也可能是在斯特拉温斯基的短笛独奏《春之祭》中，天空中的光慢慢地变成了上帝的脸，微笑着，但带着极度甜蜜的悲伤表情。”

　　标准模型是这样一个被物理学家们寄予很高期望的，通往终极的理论，然而标准模型自身有两个很重要的缺陷：模型中包含了过多的参数，并且理论未能描述重力。而且标准模型所预言的希格斯粒子却始终未能在实验中发现。莱德曼对希格斯粒子忧心忡忡，认为它是一个阻止我们获得终极知识的“大坏蛋”。

标准模型

　粒子物理学在 上个世纪50年代，经历了一个短暂的困难时期，按照诺贝尔奖得主，电弱统一理论提出者之一的斯蒂芬·温伯格的话来说那是“一个充满挫折与困惑的年代”，几乎当时已经应用的理论都遇到了很大的问题。这些困惑激励着物理学家们给出新的解答，从60年代开始，基于杨-米尔斯的非阿贝尔规范场理论，逐步构建完成了现代的标准模型理论。今天，标准模型早已成为粒子物理学的主流理论，它的很多预言不断为一个又一个激动人心的实验成果所证实。标准模型是一套描述强作用力、弱作用力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子的理论。它属于量子场论的范畴，但是没有描述重力。

　　标准模型包含费米子及玻色子两类——费米子为拥有半整数的自旋并遵守泡利不相容原理（这原理指出没有相同的费米子能占有同样的量子态）的粒子；玻色子则拥有整数自旋而并不遵守泡利不相容原理。简单地说，费米子组成物质的粒子，而玻色子负责传递各种作用力。电弱统一理论与量子色动力学在标准模型中合并为一。这些理论都基于规范场论，即把费米子跟玻色子配对起来，以描述费米子之间的力。由于每组中介玻色子的拉格朗日函数在规范变换中都不变，所以这些中介玻色子就被称为“规范玻色子”。

　　标准模型所包含的玻色子有：负责传递电磁力的光子；负责传递弱核力的W及Z玻色子；负责传递强核力的8种胶子。

我们最初提到的希格斯子，也是一种玻色子，然而它与上述这些规范玻色子不同，希格斯粒子负责引导规范变换中的对称性自发破缺，是惯性质量的来源，因此并不是规范玻色子。那么为何质量问题如此重要呢？要解答这个问题，必须回到20世纪60年代理论探索的开始阶段。在研究过程中，杨-米尔理论无论应用到弱还是强相互作用中所遇到的主要障碍就是质量问题，由于规范理论规范对称性禁止规范玻色子带有任何质量，然而这一禁忌却与实验中的观测不相符合，如果不能解决质量问题，将使得整个研究失去基础。一开始人们试图通过自发对称破缺机制，即打破规范理论中对拉氏量对称性的严格要求，使得物理真空中的拉氏量不再满足这种对称性，然而到了1962年，每一个自发对称性破缺都被证明必定伴随着一个无质量无自旋粒子，这无疑也是不可能的。1964年，英国物理学家希格斯（Higgs）解决了这个问题，使得自发对称性破缺发生时，那个无质量无自旋粒子仍然存在，但它将变成规范粒子的螺旋性为零的分量，从而使规范粒子获得质量。这一方法被今天的标准模型所借鉴，标准模型通过引入基本标量场——希格斯场来实现谓希格斯机制。通过希格斯场产生对称性破缺，同时在现实世界留下了一个自旋为零的希格斯粒子。

　　这样我们也就明白了为何希格斯粒子如此重要的原因，可以说它是整个标准模型的基石，如果希格斯粒子不存在，将使整个标准模型失去效力。

物理学家们怀着宗教般的虔诚，一直致力于理解物质的真正本质，完成对所有物理现象的统一理论，从而获得整个世界的终极知识。这个梦想就好像是圣经中所描述的建造巴别塔的过程。

也许你已经知道，迄今为止规模最大的粒子加速器——大型强子对撞机（LHC）将于9月10日运转。两位俄国数学家预言，它有可能被证明是世界上第一台时间机器。

　穿越时空总是能让人产生浓厚的兴趣，也成为很多科幻电影热衷的题材，像《回到未来》、《穿越时空爱上你》、《12只猴子》等。

　　要想在过去、现在和未来间自由穿梭，只有在时间机器建成后才有希望变为现实。

　　当LHC投入运转后，每个在其中通过的粒子会在时空中形成一种冲击波，让周围的空间和时间发生扭曲。当两个这样的引力波彼此朝对方趋近的时候，可能会造成十分壮观的结果。在某些极端场合，撞击的引力波会在时空中撕出一个“虫洞”来，即通常所说的可以穿越时空的隧道。

　　如果LHC真的做到了这点，那么，任何研究领域所取得的进展都会黯然失色。从这个意义上说，强子对撞机可能标志着一个历史新里程，而2008年，则有望成为时空元年。

　　把时间扭曲成环路

　　数十年来，物理学家一直在努力探索时空之旅可能的真实机制。对于时空如何发生变化的最佳描述，源自于爱因斯坦的广义相对论，所以研究人员一直在寻找它的某些瑕疵——或者说尚未引起重视的层面，以期取得突破。通过以往这些努力源源不断地涌现出的时间机器蓝图，从来没有脱离设计的初级阶段；而随着大型强子对撞机的运转，尽管仍有一些不确定性，科学家终于可以揭开谜底了。

　　位于瑞士日内瓦附近欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC），长约27公里,有12层楼高，绕它而行要花4个多小时。当LHC在全速运行时，它会给每个在里面飞速绕行的粒子输入7万亿电子伏（TeV）的能量。从日常生活的角度来看，这点能量也许实在不起眼，1TeV的能量甚至还抵不上一只飞蚊所产生的动能。然而，一颗亚原子粒子只不过是蚊子大小的万亿分之一，当1TeV的能量浓缩到亚原子粒子上时，它就可能对宇宙的结构产生非同寻常的影响。

　　按照广义相对论，宇宙万物是在具有三维空间和一个时间维度的背景上历经兴衰的。时空有一种不寻常的现象，那就是它会由于宇宙中的物质和能量而发生弯曲或扭曲。后者也是万有引力的根源所在。举例来说，地球的质量会使周围的空间发生弯曲，造成邻近地球的一切物体受到一种趋向于它的吸引力。

　　时间的扭曲则较难进行直观想象，但是在任何质量或能量面前，它确实会发生极微弱的扭曲。足够大的质量密度或能量密度甚至还能将时间扭曲成可以往返的环路，正如一块橡胶平板经过卷曲能形成一个圆柱面那样。物理学家称这样的环路为“类时闭曲线”至少从理论上说，它们允许我们重访过去的某个时间点。

　　奥地利数学家库特·哥德尔最早尝试揭示闭合类时曲线形成之谜。1949年他论证了下述观点：如果整个宇宙在进行自转的话，那么相对性就应该允许这种自转创造条件，让时间形成可以往返的环路。要是你进入这个环路，就会一再地重访同样的地点，直到你设法脱身为止。当哥德尔把他的计算结果拿给爱因斯坦看的时候，这种想法一度令爱因斯坦困惑不已。

　　1976年，新奥尔良图兰大学的弗兰克·蒂普勒证明：巨大的质量密度，加上无限长的、快速旋转的圆柱体是如何创造穿越时空的类似机会的。但最终的谜底并没有因此而揭晓：这毕竟不是一台不久将来的某时能被建造出来的机器。

　　引力波撕出“虫洞”

　　1988年，情形变得更加耐人寻味了，加利福尼亚理工大学的基普·索恩及其同事们的论证表明：穿越时空的隧道（专业术语称为虫洞）将使时空之旅成为可能。在这种情况下，虫洞会造成一个时间环路。在这个环路中的旅行，有点像穿越山峦底下的隧道：通过翻山越岭固然可以来到另一侧，但是隧道却会让你更快捷地抵达那里。

　　大型强子对撞机可能会创造出虫洞，从而实现某种形式的时空之旅。由于暗能量神秘的“幻影”性质，时空具有一种内在的排斥力，不仅可使虫洞的出入口保持敞开，甚至还能增大到足以让人穿越而过。

　　未来的文明或许会探询出如何稳定和扩大虫洞的途径，然后通过对两个出入口的操纵以打造一条时光隧道。

密度增加、减少还是保持恒定的三种可能性，究竟哪一个是正确的，目前仍无法最后判定。葡萄牙里斯本大学的弗朗西斯科·洛勃，是少数赞成幻影能量存在的科学家；按照阿列菲娃和伏洛维奇的计算结果，正是这种能量有助于虫洞保持敞开。然而，正当人们打算回归未来之际，洛勃却对这项工作泼起冷水来。他认为，“即使原理上能看到虫洞的鲜明标志，也无法保证时间机器是存在的。”他还认为，我们也许会在LHC上找到虫洞的蛛丝马迹，正像可能发现黑洞形成的迹象那样，但这并不足以形成一个可供旅行的时间环路。

虫洞是指从“常态”的时空中向外突出的环路，就像茶杯上外突的一个手柄。打个形象的比喻，在苹果的表面，从一个点到另一个点需要走一条弧线，但如果有条虫在这两个点之间蛀出一个洞，通过这个虫洞就可以在两个点之间走直线了。但要使虫洞转变成一台时间机器，就必须确保这个“手柄”的两端恰好在正确的时间点上紧贴住杯子。

时空之旅引发悖论

到目前为止，人们已提出各种不同的方案来建立这样的时空穿梭，但它们总是有点儿异想天开。比方说，将虫洞的一端锚定在中子星上，或许可以达到这个目的。星体的引力场密集，可放慢时间的进程，这样星体附近的虫洞出入口就会形成一个相对于其他出入口的时间差。可以想见，此刻可能会有一个时空旅行者跳进去，再从过去的某个点上冒出来，然后穿越常态空间，抵达虫洞的另一端，徘徊着伺机再度跳进去。然而，正如洛勃所指出的，这可不是那种我们在可预见的将来就能玩的“游戏”。

也许，未来的文明会探测出如何稳定和扩大虫洞的途径，然后通过对两个出入口的操纵以打造一条时光隧道。如果快速运动的粒子与幻影能量相结合，今年在日内瓦科学家确实创造出一个虫洞来，那么某种先进的文明可能会在他的以往历史中发现这个虫洞，精确地选定一个时间点，再利用它们的技术对我们进行一次访问。

与此同时，这种可能性还会迫使我们去面对由时空之旅所引发的诸多悖论。最具典型意义的例子，要数“外祖母佯谬”：如果一个人真的返回过去，并且在其母亲出生前就杀死了自己的外祖母，那么这个经过时间旅行的人还会存在吗？也许正是考虑到诸如此类的佯谬故事，早在1992年著名的英国宇宙物理学家斯蒂芬·霍金就指出：物理学的定律在本质上是“密谋”反对时空之旅的。他以“年代学保护猜想”给解决这个佯谬昭示了方向：自然界总会找到一个不仅阻止人们回到过去的时光中去旅行，还阻止他们去干预或改变历史的办法。




————————————其它两则消息————————————


　　霍金赌“上帝粒子”不存在

　　针对碰撞能否发现“上帝粒子”，当今两大科学泰斗——霍金与退休近20年的希格斯展开了争论。霍金表示“某些东西会出错，我们需要重新思考”，并下赌注100美元来赌根本发现不了希格斯玻色子。希格斯则信心十足地反击说“几乎可以确定，很快就可以发现希格斯玻色子”。

　　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。由于产生的数据十分庞大，分析过程又很复杂，希格斯玻色子是否存在，或许要等到10年以后才有结论。



两个可怕的假设

有的科学家担心，在启动强子对撞机的问题上应该慎之又慎。实际上，自1994年多国参与制造大型强子对撞机以来，有些灾难预言家便危言耸听地指出，“复制”大约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，一支人数不多的持反对观点的科学家向欧洲人权法庭提起诉讼。他们认为，大型强子对撞机实验产生一个迷你黑洞的可能性虽然很小，但这种可能性并非不存在。一旦产生黑洞，地球将面临被吞噬的命运。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。为此，他们提出了两个可怕的假设。

第一个假设：我们根本看不到任何预兆，可能用不了一个月的工夫，地球上的所有生命都将突然终结。在此之后，可怕的地震突然发生，海平面迅速上升，超级海啸袭击世界各地海岸。最终，《圣经》中描述的世界末日降临在我们人类头上，整个地球走向毁灭。

第二个有关世界末日的假设更加可怕：一点预兆都没有，在大约十二分之一秒时间里，整个地球便在太空中消失。在不到两秒钟时间里，月球随地球而去。8分钟后，太阳被劈成两半。在此之后，同样的厄运降临在太阳系其他行星的头上。更为严重的是，太空结构裂缝导致的巨大破坏以光速向外蔓延，任何地外世界都将走到生命的尽头。



————————————最新消息————————————

欧洲大型强子对撞机将停机至少两个月
新华网日内瓦9月20日电 欧洲核子研究中心20日发表公报说，该中心的大型强子对撞机19日中午发生氦泄漏事故，为排除故障，该对撞机至少需要停机两个月。

欧洲核子研究中心指出，经初步调查，氦泄漏的原因最有可能是两块磁铁之间的电连接部件在强电流通过时融化，导致机械故障。这起事故没有造成人员伤亡。

欧洲核子研究中心正在对事故进行深入调查。现已确定，发生氦泄漏的对撞机第三段至第四段将恢复到常温以便修理。该对撞机因此至少需要停机两个月，但具体的修理工作预计仅需几天时间。

欧洲大型强子对撞机于本月10日启动，此前建设工程中的最大难题之一，是将位于地下100米、27公里长的隧道中的数千根大型超导磁铁冷却到零下271摄氏度。整个隧道分成等长的8段逐一冷却、通电并进行粒子束流通过实验，每段冷却需要至少三四个星期。假如在冷却后开始的实验中出现问题，需恢复到室温以排除故障，升温的过程也需若干星期。

————————————本游侠点评————————————

文中提到的标准模型指的应该是大统一议论（GUT），虽然这种理论完全算不上“大统一”（它显然没有包括重力）。不过即使如此，假如我们真的能够找到“上帝粒子”的话，那么我们便拥有了一个前所未有完整的物力体系，当然，霍金认为“上帝粒子”不存在的想法也是很有道理的，大统一理论很可能也是科学史上的众多不完善的理论之一。不过要是人类真的能够找到一个解释全部四种基本力的理论的话，那么人类可以说是已经揭开了宇宙最神秘的面纱，科学接下来的任务就是解释人类的存在本身了。

文中还提到，在撞击试验中完全有可能产生一个微型黑洞，想一想，撞击瞬间的温度可是太阳中心温度的十万倍呀！天啊，只有上帝和痛苦女士才知道在那种温度下究竟会发生什么，也许真的会将多元宇宙撕个粉碎。但就我个人的观点，我认为这种说法过于危言耸听了，当然，危险还是会有的，但如果因为未知就停步不前恐怕就愧对智慧生命这个称呼了。

还有一部分人对时间机器的可能性而兴奋不已，假如试验中真的可以制造一个微型“虫洞”，那么为什么不能用它来创造一台时间机器呢？好吧，我承认这种可能性，毕竟从相对论到第一颗核弹其间只有数十年而已，谁知道何时就会诞生第一台时间机器。假如那一天真的来到，我倒是很有兴趣看看会不会有哪个勇敢的家伙亲身去挑战一下“外祖母佯谬”。

不管最后的结果怎样，我相信这次试验都会为人类揭开一个崭新的纪元。（前提是欧核中心的那些家伙要先把粒子对撞器修好……）

这玩意纯粹浪费纳税人的钱

啥时候撞出结果来?

回1楼，比起那些经济上的巨额投资来看，这台粒子对撞器所需的资金简直就是九牛一毛，可即使如此，欧核中心也是辛辛苦苦才收集到的。实际上在美国也有一台更大的粒子对撞机，但因为美国国会觉得粒子对撞机对增加GDP完全没有用处，在投资了20亿美金之后突然停止投资，导致半成品对撞机被永久冻结了。说实话，假如人类能把自己所创造的财富的1%投资到没有“钱途”的科学上，那么世界将会更加美好。

回2楼，假如没有故障的话，将会与今年年底完成第一次碰撞，但由于最近的两次事故，恐怕会拖到明年中旬。

我猜那位第一推动力会扔骰子的时候会扔出很神奇的数字....

根据霍金的理论，黑洞是会蒸发的．这种量子级的黑洞构不成威胁，在产生以后不到一秒钟就蒸发完了．

有人过分乐观有人过分悲观，总之在人们无所事事时，科学家帮纳税人做了一点有用的事

难道波粒二象性还不足以引起我们对物质本身的怀疑吗……或者，回到笛卡尔的钵中之脑？

无论如何，也是很期待的成就啊！等吧。
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重力？引力？不了解，貌似是由于时空扭曲产生的……有没有被排除呢？我不是物理专业的，谁来解释一下。

——这玩意纯粹浪费纳税人的钱?——

我觉得稍想想都不会轻易说出这样的话。
民生固然重要，但只求生存的话，人与动物什么区别？

引力与惯性力难于区分。
简单等效原理上讲，处于自由下落电梯中的人其实分辨不出自己是不是在无引力太空。换句话说：选取电梯为参考系，引力这玩意根本不存在。

只有当你无比偏执的认为这是非惯性系，硬是说这系统在加速的情况下，（当说一个系统“加速”时本身就参考了另一个系统吧）引力就出现了，MS为了平衡所谓的惯性力而出现的。。。。

所以，个人认为所谓引力，不过是由于转换选取坐标系产生的数字游戏。
仿佛 当 0=1+（-1）时，人们都只愿意注意这个1。

说什么时空扭曲，感觉归根到底是仿佛两物仅仅处于空间不同位置（比如离星体远近）保持不动（在时间上），就能产生类似相对稳定加速运动的效果（表明二者时间流逝速度有差异）。而这效果无疑被原始人们冠以重力。推导之类的自己查吧，好多了。
俺也不是专业学物理的，如果说法不妥，造成误导，就姑且原谅俺吧。

引用第5楼ck7543于2008-09-23 00:53发表的:
根据霍金的理论，黑洞是会蒸发的．这种量子级的黑洞构不成威胁，在产生以后不到一秒钟就蒸发完了．

我记得按照霍金的公式，黑洞的质量和其温度成反比，一个和太阳质量相似的黑洞的温度大约只比绝对零度高一百万分之一度，而更大的黑洞的温度只会更低，至于量子级的黑洞的温度有多少，抱歉，我没算过，不过据说粒子对撞器的内部温度只比绝对零度高1.6度。哪位精通物理的贤者可以试着算算，看看量子级的黑洞在这种条件下究竟会不会蒸发。