2022年7月5日，经过三年多时间的维修和升级，世界上最强大的粒子加速器欧洲的大型强子对撞机终于重启了。根据计划，这一次运行时间为4年，将进一步探微观物理领域，尤其是对上帝粒子的研究将会达到前所未有的精确度。就在当天，欧洲核子研究中心的科学家就宣布他们发现了三种新的粒子，进展明显。
粒子对撞机
这种粒子对撞机的本质就是通过加速器将质子加速到极高的速度，具备极高的能量，然后相互碰撞，质子在被对方撞碎后，会在极端条件下形成新的粒子。通过对这些粒子的研究，科学家们可以更好的了解我们这个宇宙的物理学本质。科学家们一直在试图推测到底是什么导致了这种情况，但到目前为止，也只是有些推论。
这台最大、能量最高的粒子对撞机由欧洲核子研究中心于1998年至2008年间。与1万多名科学家和数百所大学和实验室合作建造。它建在一个周长为27公里的隧道里，该隧道位于日内瓦附近的法国和瑞士边境。这台强子对撞机的首次对撞是在2010年，其能量可达每束35电子伏特，这几乎是之前世界纪录的四倍。升级后，它达到每束65电子伏特。
对撞机由四个加速粒子碰撞的交叉点组成。对撞机是一种粒子加速器，它将相反的粒子数聚集在一起，使粒子发生碰撞，它也能够加速粒子数。对撞机的主要目的是让物理学家检验各种粒子物理理论的真实性，最重要的是，他们正试图测量希格斯玻色子的性质，并寻找新粒子。
强子
强子一词是指由夸克组成的亚原子复合粒子夸克通过强力结合在一起，类似于原子和分子通过电磁力结合在一起的方式。通常已知的强子包括像质子和中子。
这些强子最早是在20世纪40年代末和50年代初的宇宙射线实验中被发现的。科学家可以分析这些碰撞后产生的粒子，为我们提供有关亚原子世界结构的证据和信息。这些副产品中有相当一部分是由高能碰撞产生的，他们在很短的时间内就会衰变。
希格斯玻色子
大型强子对撞机的首次运行，发现包括希格斯玻色子等大量的复合粒子。大型强子对撞机最初的研究重点是调查希格斯玻色子的存在，这是物理学标准模型的重要组成部分。但由于它的高质量和难以琢磨的性质以前没有被观察到，科学家们推测，如果标准模型是正确的，大型强子对撞机每分钟会产生几个希格斯玻色子，这将使物理学家能够最终证实或否定希格斯玻色子的存在。除此之外，大型强子对撞机允许科学家在其他假想粒子中寻找超对称粒子。
对撞机首次测试是在2008年，从2009年至2013年完成了第一次运行，之后由于升级而长时间关闭。第二次运行发生在2015年至2018年之间，之后又有一次长时间的停工，直到2022年大型强子对撞机再次投入运行，预计这一轮将持续到2026年。
地球磁场裂缝
在大型强子对撞机的第三次运行中，地球磁场出现了一条裂缝，这让科学家们感到困惑。这道神秘的裂缝和闪电不同，它不是稍纵即逝。
事实上，地球磁场产生的裂缝经过了14个小时复原，并引起巨大的地磁风暴，产生了一些极其罕见又美妙绝伦的极光。甚至一些科幻小说爱好者联想到《怪奇物语》中指出，巨大能量让时空打开了通往另一个维度的门户，以至于地球被卷了进去，我们已经无法回到原本生活的宇宙了。
这个裂缝到底是怎么出现的呢？事实证明，磁场中的这种裂缝是由于日光层的低和中等高度区域产生的大规模等离子体、快速和慢速移动的太阳风暴相互影响产生的。共同旋转的相互作用区域从太阳向地球抛出。日光层是太阳周围的区域，包括太阳磁场和太阳风暴。
那么我们应该关注这个裂缝吗？根据专家的说法，这没什么可担心的，因为地球磁场中的这种裂缝是很正常现象。这个磁场就像一个防护罩，保护我们免受太阳风暴的袭击。但最近的这些裂缝已经证明，它们能够一次保持几个小时的开放状态。研究人员哈罗德弗雷解释说，磁平壁就像一座在暴风雨中被卡住的房子一样，这座房子挡住了大部分的风暴，但沙发被毁了。同理，我们的磁盾承受了太空风暴的冲击，但一些能量从它的裂缝中溜走，有时足以导致卫星、无线电通讯和电力系统出现问题。
科学家们还透露，太阳活动比以往越来越活跃，它已经异常活跃，比预期的要早得多，地磁裂缝并不是大型强子对撞机模拟的唯一方向。
设备更新换代和升级
据报道，在分析贝塔粒子衰变时可观察到一种新型的夸克，而且实验设备也随着时间的变化不停的进行更新换代和升级，升级的目的是增加机器的亮度，以提高可视化罕见过程的机会，并改善统计边际测量。
第三次运行被认为是大型强子对撞机计划的中间阶段。第一轮的主要亮点是发现期待已久的希格斯玻色子，第二轮包括发现希格斯玻色子的衰变模式。这些发现证实，至少对于所有相对较重的已知基本粒子来说，这种粒子确实是质量的起源。欧洲核子研究中心计划，强子对撞机在第三次运行之后，很可能会有一个更长的准备期，甚至可能会延长到2029年，到那时将再次启动大型强子对撞机，其碰撞速率会是目前的十倍。
重要的质子
大型强子对撞机的关键是要积累大量的质子进行碰撞。质子是他们选择的粒子，它是最容易处理和操纵的，它会通过对撞机被加速，从而产生极高的能量。
为了更好的理解大型强子对撞机上的碰撞，我们可以把质子想象成一代软糖豆，里面有夸克、胶子、反夸克甚至更重的粒子，它们是导致放射性衰变的弱相互作用的量子。当两个质子碰撞时，最有可能的结果是两个装满软糖豆的袋子将被撕裂，糖豆粒从中跑出，这些粒子将重新形成质子等我们更熟悉的粒子。但有时只有两个夸克或胶子会产生正面碰撞，这将它们所有的能量压缩到一个小点上，然后将其释放回夸克和胶子，或者可能释放到更重的已知和未知的粒子上。物理学家可以通过研究和分析这些极其罕见的反应，在极短的距离内窥见自然法则，随着大型强子对撞机实验不断增加，从而获得更多稀有反应的样本。
巨大的挑战
目前找到这些偶然的碰撞对研究人员来说是一个巨大的挑战。在大型强子对撞机中，质子数每秒要碰撞四千万次，这些巨数碰撞中的每一个都至少50个或更多个单独运动的质子碰撞。大型强子对撞机的主要探测器捕捉到的这些碰撞的照片证据随后被写入永久存储。这些照片中的每一张都比我们智能手机照片大近20倍，供物理学家们分析。
就像模型中预测的那样，产生这种粒子的反应往往具有低速率，因为它们不是由强相互作用产生的，而是通过弱电磁相互作用，因此任何增加都可能证明是有帮助的。暗物质粒子的相互作用太弱，无法在大型强子对撞机探测器中留下记录。但这不是一个问题，因为人们可以寻找可见的粒子，根据牛顿第三定律，在许多模型中，暗物质粒子释放的可见能量非常少，这导致了极小的反冲信号，而实验的触发器无法识别这些信号。
根据欧洲核子研究中心的说法，本次大型强子对撞机将要运行四年的时间，随后还会关闭进行下一次升级。届时它将升级为高亮度大型强子对撞机，其亮度提升五至15倍。通过更加巨大的能量发现更多神奇的粒子，宇宙的奥秘可能就藏在这些最小的粒子身上。
欧洲核子研究中心初步设计用于未来的圆形对撞机，它将成为有史以来最厉害的粒子加速器。它的建造可能会花费210亿欧元，尽管目前并不是所有人都相信未来的环形对撞机是一项好的投资。你如何看待这项投资呢？欢迎小伙伴们跟我们留言分享。
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