世界最大高能對撞機（Large Hadron Collider，LHC）計畫起步

世界最大高能對撞機（Large Hadron Collider，LHC）計畫起步
知識通訊評論第71期

歐洲粒子物理中心的大強子對撞機，在八月下旬測試成功。雖然有人對其高能量的後果憂心忡忡，但是那裡的科學家信心滿滿。

大強子對撞機(Large Hadron Collider，LHC）的高能量，可以讓物理學家尋找傳說已久的希格斯波色子（Higgs Boson），一般認為這個粒子提供了粒子質量的來源。

八月二十二日，在瑞士日內瓦歐洲粒子物理中心的大強子對撞機(Large Hadron Collider，LHC），四個大型粒子探測器中的一個，記錄到頭一個真實的訊號，物理學家在控制室中，追蹤測試中入射質子撞擊混泥土留下的碎片，一時之間，開香檳酒軟木塞的碰聲四起。

這個耗資三十億歐元，花了十五年才建造完成的大強子對撞機，要到九月十日才會注入質子束。但是這幾個月來，大強子對撞機的粒子探測器，已經記錄了許多宇宙線撞擊的訊號，八月下旬的測試，代表由對撞機所產生的粒子撞擊人造事例的成功。英國利物浦大學研究團隊領導者波庫克（Themis Bowcock）表示，看到第一個的大強子對撞機訊號，是十分奇妙的經驗，令人嘆為觀止。

但是要到十月裏，兩束反方向旋轉的質子束，繞過大強子對撞機二十七公里長的隧道迎面對撞，在很小的空間中匯集足夠高的能量，並且在稀薄空氣中產生基本粒子，才會產生頭一個有意義的物理數據。到明年春天，大強子對撞機會達到最高能量的十四兆電子伏特，這個能量比目前世界上能量最高，在美國伊利諾州費米實驗室的Tevatron加速器的能量，還要高過七倍。大強子對撞機的高能量，可以讓物理學家尋找傳說已久的希格斯波色子（Higgs Boson），一般認為這個粒子提供了粒子質量的來源。

碰撞的機會

八月下旬質子束入射測試的目的，是確保質子會受磁力作用從一個小的加速器(SPS）送出，這個小的加速器，是歐洲粒子物理中心將質子逐漸加速的許多加速器中的一環。為讓大強子對撞機能夠準確接到這個質子束，這一些加速器中的磁脈衝的同步性，必須在千萬分之一秒之內。
但是在大強子對撞機實驗b的科學家，是要由質量和反質量行為的些微差中，去探究B介子，他們把這一次測試也當作他們實驗的一個部分。經過一整個禮拜不眠不休的準備，在緊張的氣氛中等待，最後終於得到歐洲粒子物理中心的綠燈訊號，一切努力都是值得了。

八月二十二日下午五點二十，控制室中的物理學家，從SPS加速器發出數十億個質子，經過一個二點七公里的傳輸線，撞上放在大強子對撞機入口二十八噸重的混凝土準直儀，那個撞擊點正好在大強子對撞機實驗b探測器的上方兩百公尺。在這集線上所產生的緲子，將穿過這個阻障，沿著大強子對撞機軌道飛行，並且在一系列的矽晶定位儀產生電磁訊號，這可以追蹤質子和質子的撞擊到幾厘米的準確度。在歡呼和欣喜的氣氛中，實驗團隊的科學家在撞擊事例發生幾分鐘之內，就在電腦螢幕上，用軟體顯現出大約六個緲子的路徑。

這個實驗團隊的領隊，英國格拉斯高大學的帕奇斯（Chris Parkes）興奮的表示，這次測試比任何人所預期都要好。他認為這是「一個大的研究團隊十年努力的結果」。

在瑞士日內瓦歐洲粒子物理中心的大強子對撞機(Large Hadron Collider，LHC）記錄到頭一個真實的訊號，追蹤測試中入射質子撞擊混泥土留下的碎片。

把粒子射出來

在同一個時候，離開瑞士法國邊界十五分鐘車程，歐洲粒子物理中心泛著藍光的控制室中，香檳酒還放在冰桶裏。他們已經成功的將質子從SPS加速器打到大強子對撞機的入口，下一步就是把那個擋路的準直儀拿開，讓質子束以反時針的方向，直接注入大強子對撞機的軌道。

由於在八月初曾經嘗試過相反方向的質子束入射，現在他們解決一些軟體和計時問題，當天晚上也完成了反方向的完整測試。歐洲粒子物理中心操作組的柯利爾（Paul Collier）說，我們打開了蓋子，一切就順利的進行，整個機器的校準棒透了。

其他一些測試還繼續的進行，可以對質子束做更詳細的測量，並且給大強子對撞機實驗b提供更多訊息。這一次成功的測試，代表整個大強子對撞機的八分之一都已經經過質子束的測試，歐洲粒子物理中心的負責人信心滿滿，認為九月初一切都可以平穩上路。

歐洲粒子物理中心加速器和粒子束的主任邁爾斯（Steve Myers）告訴《自然》雜誌，「這些傢伙讓事情看起來很容易，其實不用給我們寫報告，只要把粒子射出來就行了。」
雖然還是有人擔心，這個加速器會引發小的黑洞並摧毀整個地球，但是顯然不是這些準備上路的科學家。