LHC,我们期待什么?

(《新发现》专栏,勿转)

LHC,全球关心所谓宇宙秘密的人,总是被它的新闻所吸引。去年9月10号,LHC第一次启动,经过一段时间的运转,9月19号因为冷却系统的故障53个磁铁损坏了,LHC被迫关闭。修复是一个漫长的过程,因为还涉及到整个系统的检查、清理和调试。经过一年多的辛苦工作,LHC终于在今年11月21号重新启动。到了24号,LHC的四个探测器都检测到相反运动的两个粒子束的碰撞,这些粒子束含的是质子,每个质子的能量达到450京电子伏(1京=10亿)。这个能量当然还远远低于设计的七千京电子伏。到了11月30号,一个纪录产生了,被加速后的每个质子的能量达到1180京电子伏,超过了过去的纪录980京电子伏(美国国立费米实验室的纪录)。

但是,要产生传说中的希格斯粒子和我们期待已久的新粒子,这个能量还不够。即使假以时日能量上去了,要记录足够多的数据以便观测到新物理,每束粒子流的亮度也需要足够大。这里所谓的亮度就是每秒每单位面积有多少粒子通过。亮度越大,对头运动的质子碰撞的次数越多,能够产生的新粒子的可能性才越大。

按照最乐观的期望,我们在LHC运行的第一年,也就是2010年,不要指望LHC能带给我们任何激动人心的消息。按照计划,在2010年第一季度,能量可以达到预计最高能量的一半,也就是说每个质子的能量是3500京电子伏。能量是够高的了,但亮度不够。为什么我们特别强调亮度?因为质子是非常复杂的粒子。Feynman曾经说过,用碰撞质子来研究物理,就像将两块表碰撞打碎它们来研究表的内部结构一样困难。

11月29号,我开始在博客上写LHC日志,不定期登出,无非将欧洲核子中心自己发放的消息按日期列出来,只列我以为是重要的。我的第一篇日志就是从11月21号列到11月27号,那一天欧洲核子中心加速器和技术部主任Steven Myers接受记者采访,视频登在欧洲核子中心的主页上。LHC类似的宣传非常多。我的一位朋友告诉我,在欧洲,LHC和媒体的成功互动已经被媒体学术界列为典范。

现在回到本文的主题,我们到底期待LHC带给我们什么?根据LHC的一贯宣传,这是一部发现希格斯粒子的强大加速器,除此之外还可能发现新粒子和新的物理规律,总而言之这是一部发现机器。希格斯粒子被Leon Lederman命名为上帝粒子(the God particle),说明这个粒子对于粒子物理模型的重要程度。很难用几句话将希格斯粒子在标准粒子模型中的地位说清楚,我们只需要提两件事情,第一,没有希格斯粒子,所有粒子都是无质量的(当然量子色动力学可以为质子带来质量是另一回事),没有希格斯粒子,所谓弱作用力和电磁作用的统一也无法完成。当然存在很多取代希格斯粒子的方案,但很多方案中还是含有一个等效的希格斯粒子。所以,大多数粒子物理学家认为希格斯粒子肯定会被LHC轰炸出来。另外,希格斯粒子的性质对于决定比标准粒子模型更加深刻的物理规律将起决定性的作用。

美国国立费米实验室似乎有证据支持希格斯的粒子在115京电子伏左右,果真如此,那么LHC必将轰出希格斯粒子,但是它也面临来自费米实验室的竞争。

毕竟,大多数人相信希格斯粒子的存在,所以即使LHC最终发现了它,届时物理学家们也许不会特别兴奋。如果发现了新的粒子,情况将完全不同。所以,目前全世界粒子物理学家们最热门的话题一定是推测LHC将发现什么新粒子和新物理。

过去,理论粒子物理家们已经提出过各式各样的可能性。例如,许多人相信所谓超对称的存在,这种前所未有的对称性预言所有我们已经发现的粒子都有一个尚未发现的伙伴。超对称最初是用来解释粒子物理中的一个非常技术性的问题,即为什么我们看到的所有粒子质量相对比较小?后来由于超弦理论的发展,超对称被认为是不可避免的。但是,最新的理论发展告诉我们超对称也许并不是不可避免的,也许恰恰相反,我们在地球上可能永远不会发现超对称。粒子物理学家Michael Peskin有一句经常被业内人士引用的话:LHC有90%的可能只验证粒子标准模型,包括发现希格斯粒子;只有10%的可能发现新物理,如果发现新物理,那么70%的可能是发现超对称。我们总结一下他对超对称的预言:只有7%的可能发现超对称。我个人的预期更加悲观,我认为发现超对称的可能远远低于千分之一。

过去,物理学家们还发明了额外维,迷你黑洞,无希格斯理论,复合希格斯理论,额外维的解构,等等。我个人认为,自然界(或爱因斯坦的那位上帝)比我们要聪明得多,LHC在发现希格斯粒子之外,将为我们带来我们想也不敢想的惊喜:百分之百的意外。

当然,百分之百的意外对于很多人来说不是惊喜,因为他们发明了自己的理论,他们希望LHC证实他们的理论。而对于绝大多数年轻人来说,对于我这个粒子物理的外行来说,百分之百的意外是惊喜,因为我们和那些已经发明自己理论的人站在了同一个起跑线上,我们都是一无所有,我们有发明自己理论来解释LHC发现的机会。

我觉得,抱着这个期望才是很多人热衷谈论LHC的原因。过不了几年,我们将会知道结果。

文章 《LHC,我们期待什么?》 已有 102 篇评论

页: « 1 2 3 4 5 [6] 显示所有评论

  1. 83 一条馋猫

    在遗传密码表里,64个密码子都是由三个碱基组成的,但却只有20种氨基酸与之对应。我们可以通过几何学,把它描绘成正20面体,每个三角形有限平面对应一种氨基酸。假令2的6次64是正六面体的六面自乘面积,即每个正方形有限平面为对偶ki=2(ki记作阴阳两气)。1.对偶ki:阴与阳;2.奇偏ki:阴或阳。),一个2爻的奇偏ki便对应一个碱基。为了避免成为术士代言者,“卦”字禁用,以“司”字代之。重司,2*3爻,即3*2奇偏ki。简而言之,其间迁移[64—>20]是个随机的转换过程。它们似对称,对称 symmetry释义—1.内禀性:虚眞空(纯真空)归零,正负和零(空间);2.表观性:实存在归一,立倒积一(概率)。

  2. 84 于相

    九段

    2009年12月5日 14:30:21
    于相

    2009年12月3日 20:50:57
    品红

    2009年12月3日 11:50:03
    真做理论的人 是最实干的实干派
    ============================
    真做出理论的人 是缘分,是自然偏爱了他。

    ==================================
    做出革命性理论的人,是因为他承载了前人留下的悲伤,并用双手写下这悲伤的“解”——他理解这种悲伤,是因为他膜拜那些留下悲伤并给予他启示的先人;他窥见这悲伤,是因为他膜拜自然;他留下遗憾,是因为他没有窥见自我的悲哀。
    ============================================
    我认为不完全认识自然,不创造完美的理论,是窥不见这悲伤的.他的遗憾只是转眼即逝的时间.

  3. 85 snow

    对于SUSY,我的态度不稳定。通常的说法是李超代数令数学家和物理学家都感到很美,我承认那很有想象力,但是有多美就很难说了。不那么清楚,也许最好缄默。

  4. 86 九段

    于相:
    你理解我的意思了……你应该有相当强的直觉…
    其实…就是鸡生蛋…蛋生鸡…
    谁生谁不重要….只是:为什么要生?鸡与蛋有何不同?一直生下去吗?

  5. 87 于相

    楼上,鸡都下鸡蛋了,我们还没有认识鸡.

  6. 88 九段

    于相:
    这只鸡看起来显然很高傲——不想让人认识它;也许也不想认识任何人….

  7. 89 九段

    对于类似情况,一般人的做法是先跟它聊家常,慢慢的熟悉,接近,建立感情….
    不过迷男警告我们:这不是最有效的认识途径,最有效的途径是不搭理它,从侧面去观察——它为什么要生蛋,如果生蛋是它的唯一选择——那么久可以制定有效的策略,控制它生蛋的时间、地点、姿势!

  8. 90 爱因斯坦后的天才

    爱因斯坦后的天才 回道: 感谢 诸位 厚爱!

    挑战 全球的物理学 的 院士 教授 研究员,引力的最简洁描述?

    引力的最简洁描述 13 大家等着瞧

  9. 91 爱因斯坦后的天才

    用屁股思考的 醉蛋 与 codee , 本真人将令你们 屁滚尿流!五体投地!

    所谓 :大道至简,惊世骇俗 当然 非 一般 哦!

    希望 李淼博主 能 提供 一块宝地 阐述 (比如:转贴 栏) ,
    正愁 没有 一方 专业与干净的 发布场合,不知 李博主 意下如何? 请赐教

  10. 92 醉蛋

    假人小心让屁砸着你,让尿淹了你,还没露脸就夭折。剩下的就请自便。

  11. 93 爱因斯坦后的天才

    勿忘心安 你好!

    李博主 应允,你们就在本地址就可以看到我的文章

  12. 94 爱因斯坦后的天才

    醉蛋 这么低的修养 也想看 终极理论 ,没门!

  13. 95 maldacena粉丝

    不好吧,我们没人说要看啊。

  14. 96 醉蛋

    我在说假人,请不要对号入座。
    再说了我也没那个冲动看“终极理论”,那些叫的欢的终极理论最终都证明是终极谎言,没有确实的科学基础。在对外宣称什么理论之前不妨先搞懂什么是科学,先找好自己的证据,先看一看自己有没有理论素养。

  15. 97 李老师的老师

    终极理论最终都证明是 终极谎言?!

    那么多搞“弦理论”的人都是有意或无意的片子?
    我也没那个冲动看“终极理论” 有嘛?

  16. 98 晚年的霍金

    没有什么终极理论,只有争名夺利

  17. 99 hh

    李三水老师博客上经常来”悲凉”这样的脑残.
    一个人自杀了,就大骂中国人. 不能原谅中国政府.
    “悲凉”这样的人恐怕就是我在美国见过的最垃圾的那种脑残小女留.

    一个人自杀的原因有很多. 比如说我家乡当地, 一个年轻的媳妇喝毒药死了, 别人说她婆婆逼死了这个媳妇, 她婆婆多坏如何,蛇蝎心肠, 怎么样把一个大活人给逼死. 最后别人才知道, 这个女孩在她娘家,跟她亲娘吵架就喝过两次毒药,都被抢救过来了.

    还比如说,很多年前, 我们家附近村里有一女人怀疑别人家女人跟他老公通奸,
    几次去别人家上吊, 最后一次, 别人家男人不在家, 女人没力气把她从绳子上去下来,就这样死掉了.

  18. 100 晚年的霍金

    一条馋猫 惊慌失色的江湖术士 别怕
    你挺接近真理的

  19. 101 醉蛋

    邓建辉涉嫌故意杀人罪被上海市检察院第一分院依法提起公诉。 12月3日,上海市第一中级人民法院开庭审理了此案。男子为房溺死女友。现实版“蜗居”比影视剧更残酷。现实“蜗居”不仅是没房子,而是关乎性命。现实中的房价,比想象力高的更离谱。什么是现实,有些人好象可以无视现实。

  20. 102 nk

    我们期待 离子风暴!!!!

页: « 1 2 3 4 5 [6] 显示所有评论

发表评论

在评论中使用LaTeX的方法