CLIC撞出新未来 有望发现希格斯玻色子秘密

 
 
CLIC撞出新未来 有望发现希格斯玻色子秘密  
 

没人敢小瞧大型强子对撞机（LHC）。它是当今世界最强大的粒子加速器，能量和研究物理学前沿的能力一骑绝尘，其他对撞机只能望其项背。但“一刹那的光辉并不代表永恒”。最终，在2035年左右，这个27公里的环形能量场将会偃旗息鼓。之后呢？

有不少团队提出了下一个大型对撞机的设计理念。据美国趣味科学网站近日报道，其中一种被称为“紧凑型直线对撞机”（CLIC）。研究团队称，CLIC有望以更简洁的方式制造出大量希格斯玻色子，以揭示其“真实面貌”、它和顶夸克之间的关系，甚至发现新物理学的“蛛丝马迹”。

清华大学工程物理系副教授杨振伟也对科技日报记者说：“我们现在需要精细研究希格斯玻色子的各种性质，一方面会丰富我们对自然的认识，另一方面可能会发现某些‘瑕疵’或者‘乌云’，从而打开自然界新的大门。”

比LHC更简洁

LHC让一些被称为强子的重粒子彼此对撞——这也是该设备得名的由来，我们耳熟能详的质子和中子，就是强子这个微观粒子家族最常见的代表。

在LHC内，强子一圈又一圈地旋转，直到速度接近光速并开始对撞。尽管LHC的对撞能量无可匹敌，但整个事情却有点混乱。毕竟，强子是一些更小、更基本的物质的组合，因此，当对撞的强子分崩离析时，它们的“内脏”会散落一地，使分析变得复杂。

相比之下，CLIC的设计更加简洁。CLIC不加速强子，而是加速电子和正电子，这是两种“体重”较轻的基本粒子。与LHC的环形不同，CLIC将沿直线加速粒子，加速距离11公里到50公里不等——取决于最终的设计。

研究人员称，目前的计划是：2035年，也就是LHC“功成身退”之时，CLIC将“低调”启动。第一代CLIC将以3800千兆电子伏（GeV，或吉电子伏）的能量运行。事实上，即使CLIC以3万亿电子伏（TeV）全速运行，也不到LHC目前能量的三分之一。

听起来，CLIC似乎有点逊，那建造它有何意义呢？

希格斯“捕手”

CLIC给出的答案是：它能更“聪明”地工作。

LHC的主要科学目标之一是寻找希格斯玻色子，完成科学家们一直以来的夙愿。希格斯玻色子能赋予基本粒子质量。早在20世纪80年代和90年代，当LHC项目立项时，人们甚至不确定希格斯粒子是否存在，也不知道它的质量和其他特征。因此，必须建造一台通用装置，以穷尽各种可能证明其真的存在。

2012年7月4日，欧洲核子研究中心（CERN）的科学家兴奋地宣布，他们借助LHC，发现了希格斯玻色子。“姗姗来迟”的希格斯玻色子是粒子物理学标准模型中最后一个“现身”的粒子，是粒子版图的最后一块“拼图”。

该研究团队称，既然现在知道希格斯玻色子是真实存在的，我们可以制造出尽可能多的希格斯玻色子，收集大量有趣数据，以更多地了解这种神秘但基本的粒子。

发现新物理学的“蛛丝马迹”

波兰华沙大学物理学家、CLIC合作组成员亚历山大·菲利普·扎内基在最新论文中，基于探测器和粒子碰撞的复杂模拟，阐释了该科学装置的设计现状。

他表示，CLIC有望在一个干净、易于研究的环境中尽可能多地制造出希格斯玻色子，以便我们对该粒子有更多了解：是否存在多种不同的希格斯玻色子？希格斯玻色子之间是否会相互“交流”？希格斯玻色子与亚原子物理学标准模型中的其他所有粒子的相互作用有多强？