癮科學：大型強子對撞器，倒數 25 天。

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癮科學：大型強子對撞器，倒數 25 天。

由 Andy Yang 於 1 year 之前發表

文章分類: 特輯專欄

位於瑞士日內瓦，歸歐洲核子研究組織 CERN 管轄的大型強子對撞器（Large Hadron Collider, LHC）將於 25 天後正式啟用，並開始加速粒子。首次撞擊將在啟用後約兩個月實行。LHC 啟用後將是世界最強大的高能粒子加速器，加速的質子流可以攜帶高達 7 TeV（兆電子伏特）的能量，也就是說對撞時的總能量高達 14 TeV，約是目前最強的對撞器 Tevatron 的 14 倍。然而，建造這樣的撞擊器花費實在太高（LHC 預計花費在 50~100 億美元之間，詳細還在計算），而且撞擊器除了純粹的科學用途之外沒有別的用途，短時間內 -- 甚至你我的一生內 -- 都不見得能見到一台更大的撞擊器了。唯一再建造下去的理由，就是 LHC 能證明有更多更重要的粒子藏在標準模型所到不了的地方，只有更強力的撞擊器才能撞出解答來。但即使是那時候，應該把這錢花在科學上，還是花在改善民生經濟上，恐怕又是一個沒有結局的爭論吧！

LHC 的主要任務，是要設法撞出傳說中的「神之粒子」希格斯玻色子。當撞擊的能量愈來愈高時，粒子的狀態會愈來愈接近宇宙剛誕生的狀態，而許多本來應該不相關的粒子，就可能在撞擊中回覆到「本來」的狀態。希格斯玻色子就這種「本來」的粒子中的一種，是為什麼大部份我們日常生活中的物體帶有質量的原因。如果能順利發現希格斯玻色子，那將一口氣解決一大堆物理學上的難題，像是為什麼有質量，引力的來源，引力和其他幾種力之間的關系等等。反之，問題就大條了 --要嘛就是標準模型出了問題，要不然就是量子理論出了問題。不論哪一種對物理學界都是一記重拳。

就算希格斯玻色子被找到了，它的屬性也會是爭論的焦點。從目前已知的資料來看，太輕，宇宙會解體，太重，宇宙會塌陷，剛剛好...宇宙似乎也不該存在。總之，在怪異的量子理論主導下，科學家只能走一步是一步，設想了許多可能的解套方案，等到希格斯玻色子的存在先被確定後，再尋找這個所謂的「自然性問題」的解答。

當然，這麼強大的撞擊器一定會有許多問題的。現實地來說，運作中的 LHC 光磁鐵內就含有 100 億焦耳的能量，粒子束中也含有 7.25 億焦耳的能量，如果發生意外導致粒子束脫離常軌，足以發生一場不小的爆炸。不過這還算好的，畢竟最可怕的是在這麼高能的情況撞擊，天曉得有可能撞出什麼東西來。據維基百科的寫法（挖這種東西看維基就對了），可能出現的東西有黑洞、奇異物質、磁單極和真空態的相變等，許多東西雖然看似都在標準模型或已知的物理模型之外，應該不可能發生，但 LHC 的任務本來就是要撞出一個未知的世界，即使科學家對這個世界已經有一個大概的概念，但回想一下當年剛試爆核彈的時候，不是也沒想到輻射線對人體會有這麼大的傷害嗎？

公平的說，出狀況的機會真的不大，畢竟和宇宙相比 LHC 產生的能量可以說是微不足道的。但不論是撞出新的粒子、新的理論、新的科學還是世界末日，LHC，還有 25 天啟用。

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