新近建構完成，屬世界最強有力之粒子加速器及最雄心勃勃之科學儀器的大型強子撞擊器(Large Hadron Collider：LHC)，正準備面對物理學中某些最深邃的問題。該位於靠近日內瓦市(Geneva)之瑞士-法國邊界地表下數百英尺處的撞擊器，將使七兆電子伏特之反向旋轉的質子束，於27公里長的超導磁體環中相互對撞。

藉此巨大能量，LHC能產生多型比質子重數千倍的新粒子。因而將使物理學家們能研究大小為原子10億分之一之粒子的諸多現象。利用LHC進行科學研究時，會涉及5個多組態(multisystem)的粒子探測器，其中最巨大的是Atlas及CMS兩探測器。Atlas的大小(長135英尺，寬75英尺)比得上一棟七層樓的建物；CMS稍小些，卻是較重的探測器，比艾菲爾鐵塔(the Eiffel Tower)重達1.5倍。每一探測器約具有1億條電子讀出通道；此些探測器連同上述加速器構成了某種世界最精密的技術。

為何LHC如此重要？在現有加速器中，已實驗性被證實具有極佳精確度之粒子物理學的標準模型，是20世紀人類智能的重大成就。不過該模型並非無懈可擊，因該模型是以未經實驗性證實之產生質量的機械裝置為基礎。也就是所謂的希格斯場(Higgs field)，而LHC的諸多主要目標之一，是證實希格斯場的存在或確定另一種產生質量的機械裝置。諸多理論上的推測顯示，LHC確實具發現希格斯粒子(希格斯場的量子)的能耐。此類發現能闡釋自然界諸大謎團之一：於宇宙中質量如何被產生？

於此新能量範疇中，將有機會探索自然界超出標準模型範圍的物理原理及對稱性。尤其，人們能搜尋超對稱性的特徵徑跡(signatures)，這是一種已獲得很多關注的現象，因這顯然是重力諸量子理論中所需的現象，及此現象穩定了標準模型的能量大小。而該能量抗衡了，在粒子存在與消失之快速變動過程中產生的量子波動。超對稱性將一系列呈現鏡像的搭擋粒子(partners)歸屬於已知的基本粒子，且使此些粒子產生相同的電荷卻不同的自旋。理論暗示，強有力的LHC很可能足以產生最低質量的超對稱搭擋粒子。最低質量的不帶電粒子是特別令人感興趣的粒子，因此類粒子是構成23%宇宙總質能(mass-energy)之神秘暗物質的最佳候選物。

被探索的另一問題，是除人們知曉的之外，還存在著額外的空間維數(spatial dimensions)？額外的空間維數是由弦論及此類維數可能解釋重力比其他基本作用力微弱之觀測所提出的一種臆測。LHC也能研究為何宇宙的反物質消失了而物質持續存在。倘若咱們的物理法則未潛藏著上述的不對稱，則咱們及咱們知曉的宇宙皆不會存在。

上述及諸多其他深邃的問題將被研究；LHC將開創出新的發現紀元，也就是能展開具有新物質形態、新自然作用力及新空間維數等可能性之想像力的研究發現。因而LHC可能賦予人們革命性的新版宇宙。


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翻譯：peregrine