歐洲大型強子對撞機計劃延長運行期一年
核心提示：歐洲核子研究中心的科學家準備讓世界最大的粒子加速器大型強子對撞機（LHC）額外多運行一年，持續工作至2012年年底再關閉休整。他們相信這段時間內，LHC一定會不孚眾望找到希格斯玻色子。
科技日報12月19日報道 歐洲核子研究中心的科學家準備讓世界最大的粒子加速器大型強子對撞機（LHC）額外多運行一年，持續工作至2012年年底再關閉休整。他們相信，在這段時間里，LHC定能再接再厲，不負眾望地找到希格斯粒子（或稱希格斯玻色子），也就是傳說中賦予其他粒子質量的“上帝粒子”。
按照原定計劃，位于瑞士日內瓦邊境地底長達27公里遂道內的LHC將于2011年結束本階段的工作，然后進入長達一年休整期，對各項設備進行重大升級。如果新計劃獲得通過并實施，LHC的持續運行時間就將超過3年。據英國《自然》雜志網站 12月10日報道，目前圍繞延期計劃的一系列準備工作正處于最后的完善階段，歐核中心管理委員會很可能于明年1月表決同意。
科學家們認為，LHC找到希格斯玻色子指日可待，這一重大發現可能“就在拐角處”。負責加速器維修和升級改造工作的史蒂夫·邁爾斯說：“就此停止將是一件令人惋惜的事。”
探尋希格斯玻色子之旅前景樂觀
LHC的重要任務之一就是尋找希格斯玻色子。科學家們長期以來有個疑問，為什么有些粒子如質子比較重，而另一些粒子如光子比較輕？上世紀60年代英國物理學家彼得·希格斯大膽預測，存在一個希格斯場和希格斯玻色子。這種從理論上假定的希格斯玻色子是物質的質量之源，是電子和夸克等形成質量的基礎。該機制被看作是粒子物理“標準模型”的必要延伸。
起初有人懷疑，就目前的運行能量而言，LHC是否能找到希格斯玻色子。自從2008年發生氦泄漏重大事故后，經過維修再次開機的LHC一直按照其設計能量的一半在工作。歐核中心工作人員原計劃從2012年開始讓LHC停止運行15個月，其間采集數據，以便讓對撞機提升至最高能量狀態（14萬億電子伏特）滿負荷運轉。
但現在，越來越多的科學家達成共識認為，即使不升級，LHC也已經在標準希格斯粒子可能存在的大部分范圍內布下了羅網。歐核中心主管研究和計算的塞爾吉奧·貝托魯奇表示，大多數物理學家的理想猜測是，希格斯粒子的質量介于114吉電子伏特到 600吉電子伏特之間（1吉電子伏特=10億電子伏特）。質量將決定希格斯粒子如何衰減，也決定了它能否被輕而易舉地探測到。
貝托魯奇說，質量較重的希格斯粒子或許更容易被發現。這是因為較重的希格斯粒子很可能會衰變成兩種稀有的重粒子，即所謂的W玻色子和Z玻色子。而在LHC碰撞實驗所產生的粒子中，W玻色子對或Z玻色子對相較于其他粒子來說更加“鶴立雞群”，容易辨別。如果希格斯粒子質量較輕的話，其留下的“簽名”就會融入到背景中，使探測難度增大，而物理學家也需要將好幾個月的碰撞數據集中到一起并從中過濾出有用信息。
盡管面臨挑戰，但貝托魯奇對于LHC的監控面已經能夠覆蓋希格斯粒子出沒之處的大部分區域表示“非常樂觀”。2008年事故之后，這臺機器的表現格外出色，他認為，對撞機具備在2011年至2012年運轉期內提交大批所需數據的能力。此外，他說，LHC管理方認為，他們能夠將粒子對撞能量從目前的7萬億電子伏特提升至8萬億電子伏特。
延期計劃獲相關科學家支持
LHC運轉期延長一年的計劃獲得了該項目中負責探測希格斯粒子的物理學家的支持。
“我個人認為，我們應該亮出底牌。”ATLAS（超環面儀器，主要設計用來捕捉難以捉摸的“上帝粒子”的兩臺大型探測器之一）工作組的物理學家大衛·弗朗西斯說。
“實驗進行得很順利，加速器也表現良好。”美國加州大學圣巴巴拉分校物理學家、CMS（緊湊繆子線圈，另一臺尋找希格斯粒子的探測器）副發言人喬因·坎德拉補充說，“我們真的應該再加把勁，推動項目直到我們可以獲得有意義的數據來開展大量物理學工作。”
貝托魯奇說，延長LHC的運行期也是出于政治考慮所作出的決定。世界第二大加速器——美國費米實驗室的Tevatron加速器一直緊隨在后，如果Tevatron加速器繼續前進的話，就有可能在這場尋找希格斯粒子的競爭中擊敗LHC。此外，歐洲在高能物理領域的計劃，以及一項新一代直線對撞機的全球計劃，在未來幾年內面臨著重大決策，而LHC的實驗成果對這些計劃的影響非比尋常。
但讓LHC延期工作一年也相應地會帶來諸多問題。邁爾斯說，對撞機上超導磁鐵的精確校準可能會存在問題，需要進行額外的維護，同時還要增加計算能力來處理探測器實驗所得的海量數據。
盡管管理部門毫不諱言所面臨的這些困難，但貝托魯奇表示，參與實驗的3000名科學家希望延長LHC運行的動力也非常大。
這項決定將于明年1月底在法國舉行的會議上進行討論，之后應該很快就能一錘定音了。
