大型強子對撞機LHC升級 科學家盼解宇宙「暗物質」謎團

2012年7月4日也就是剛好10年前,歐洲核能研究所宣布,在大型強子對撞機LHC進行的實驗,發現了基本粒子當中的「希格斯玻色子」,並在隔年使得提出相關理論的學者獲頒諾貝爾物理學獎。而受到新冠病毒疫情延宕的LHC維修與升級工程,在今年4月大致完成。科學家們希望,下一輪的實驗可以發現構成宇宙更大部分的所謂「暗物質」,但仍都充滿了變數。

根據天文學的理論,構成整個宇宙的物質當中,可以用現有儀器看到的物質,只占了大約2成,剩下的8成則是所謂的「暗物質」。這些暗物質不會吸收、反射或發出任何光線,只能透過重力場的測量,找到暗物質存在的證據。

隨著10年前找到「希格斯玻色子」的過程,出現一種全名為「大質量弱相互作用粒子」,簡寫為WIMP的物質。被科學家認為是暗物質排名第一的候選者。在所有可行的測量方式當中,由LHC創造出這種粒子,藉此觀察WIMP更詳細的性質,以及他如何組成無法看見的宇宙的部份,成為發現「希格斯玻色子」10年來,大型強子對撞機被寄予厚望的任務。

歐洲核研所操作控制室主任史提恩伯格表示,「另一項更令人興奮的事情,就是看能否找到暗物質。這說起來是老生常談了。如果你抬頭仰望夜空,看到的星辰只占5%,剩下的95%是我們看不見的。」

在多次的運轉後,位在瑞士與法國邊界地下長達27公里的隧道內,多達上萬個線圈,以及各種精密儀器,必須進行維修與升級工程。但正逢新冠病毒疫情,使得工程延宕多時才得以繼續。直到這段訪問進行的4月中旬,工程人員才表示可以重新開始運轉。

這不像人們在家裡打開電燈電視一樣簡單。因為它是目前物理學研究最昂貴的設備,在大幅的溫度變化下,所有的儀器都沒有任何出錯的空間。

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