世界上最大的粒子加速器的科學家將獲得一種新工具,研究人員稱該工具可以幫助他們發現宇宙的隱藏結構。
歐洲核子研究組織(CERN)正在建造一座名為「超級對撞機」的新型超級對撞機。未來圓形對撞機這對所謂的「隱藏顆粒」的敏感度比該組織已經運行的設備高 1,000 倍。
超級對撞機使科學家能夠重現大爆炸的條件,大爆炸是描述宇宙最初如何膨脹的物理理論。
新設備將把粒子粉碎到堅硬的表面上,而不是粒子之間相互碰撞,這是科學家目前用來弄清楚宇宙是由什麼構成的技術。
這對撞機是 CERN 搜尋隱藏粒子項目 (SHiP) 的一部分:該計畫歷時 10 年,將研究太空中一些較弱的粒子。
歐洲核子研究組織的高級物理學家理查德·雅各布森博士表示,這個計畫可能是一個“巨大的突破”,它重新定義了科學家對宇宙創造的看法。
雅各布森在接受採訪時表示:「SHiP 是其中之一......潛在的範式轉移實驗,它可以真正推動我們進入一個全新的知識體系,不僅關於我們的宇宙,而且關於我們在宇宙中的位置。
「到目前為止我們所假設的大部分內容實際上可能完全不同」。
雅各布森說,科學家以前從未成功地檢測到這些類型的粒子,因為他們沒有合適的技術來做到這一點。
什麼是幽靈粒子?
雅各森說,我們在太空中用肉眼看到的所有物質,包括恆星和行星,約佔宇宙實際物質的百分之五。
雅各森表示,到目前為止,其餘 95% 的物質大約分為 26% 的暗物質和 69% 的暗能量。
科學家使用可識別 17 種不同粒子的標準模型來解釋宇宙是由什麼組成的。
2012年,歐洲核子研究中心的科學家用大型強子對撞機發現了一種新的標準模型粒子,稱為希格斯玻色子,這項發現一年後為他們贏得了諾貝爾物理學獎。
從那時起,科學家們一直未能成功地使用同一個對撞機來測量隱藏的粒子,這些粒子也可能構成暗物質和暗能量,但不屬於標準模型的一部分。
「[希格斯玻色子的發現]填補了一個漏洞,但沒有預測到新的東西,」雅各布森說。
「這個計畫的想法幾乎是偶然與來自不同領域的想要從另一個角度探索物理學的人們結合在一起的」。
「隱藏」或幽靈粒子是不可見的,並且比科學家已經發現的粒子具有更弱的連接,使得它們難以被發現。雅各布森說,這些粒子可能構成了宇宙的部分或其餘部分。
歐洲核子研究組織(CERN)大型強子對撞機中的新粒子可以在距離碰撞地點一公尺的地方被檢測到,但隱藏的粒子在顯露出來之前會在更長的時間內保持不可見狀態。
因此,SHiP 專案的新對撞機中的探測器將放置得更遠,並將在固定背景下產生更多碰撞,作為最終識別這些粒子的方法。
SHiP 計畫將與歐洲核子研究中心的其他實驗一起工作,包括大型強子對撞機。
SHiP 的新地下設施將於 2026 年開始建設,首次實驗將於 2032 年左右進行。
另一方面,英國廣播公司 (BBC) 的一份報告稱,未來圓形對撞機將於 2040 年代中期啟動,但要到 2070 年才能充分發揮其潛力。