科技日报记者 刘霞
没人敢小瞧大型强子对撞机（LHC）。它是当今世界最强壮的粒子加快器，它的能量和研讨物理学前沿的才干一骑绝尘，其他对撞机只能望其项背。但“一刹那的光芒并不代表永久”。终究，在2035年左右，这个27公里的环形能量场将会消声匿迹。之后呢？
“受命于危险之间”！有不少团队提出了下一个大型对撞机的规划理念。据美国兴趣科学网站近来报导，其间一种被称名为“紧凑型直线对撞机”（CLIC）。研讨团队称，CLIC有望以更简练的方法制造出很多的希格斯玻色子，以提醒其“实在相貌”、它和顶夸克之间的联系，乃至新物理学的“蛛丝马迹”。
清华大学工程物理系杨振伟副教授也对科技日报记者说：“咱们现在需求精密研讨希格斯玻色子的各种性质，一方面会丰厚咱们对天然的知道，另一方面或许会发现某些‘瑕疵’或许‘乌云’，从而为咱们翻开天然界新的大门。”
比LHC更简练
LHC让一些被称为强子的重粒子互相对撞——这也是该设备得名的由来，咱们耳熟能详的质子和中子是强子这个微观粒子宗族最常见的代表。
图片说明：假如置身LHC其间，定会让人想到星战片、科幻片中的场景，也会有韶光络绎的感觉。
在LHC内，强子一圈又一圈地旋转，构成一个巨大的圆圈，直到它们的速度挨近光速并开端对撞。虽然LHC的对撞能量无可对抗，但整个作业却有点紊乱。究竟，强子是一些更小、更根本的物质的组合，因而，当发作对撞的强子土崩瓦解时，它们的“内脏”会散落一地，使剖析变得杂乱。
相比之下，研讨人员称，CLIC的规划愈加简练。CLIC不加快强子，而是加快电子和正电子，这是两种“体重”较轻的根本粒子。与LHC的环形不同，CLIC将沿直线加快粒子，加快间隔11公里到50公里不等——取决于终究的规划。
研讨人员称，现在的方案是：2035年，也便是LHC“功遂身退 ”之时，CLIC将“低沉”发动。第一代CLIC将以3800千兆电子伏（GeV，或吉电子伏）的能量工作，还不到LHC最大能量的三分之一。事实上，即便CLIC以3万亿电子伏特（TeV）全速工作，也不到LHC现在能量的三分之一。
听起来，CLIC好像有点逊，那制作它有何意义呢?
希格斯“捕手”
CLIC给出的答案是：它能更聪明而不是更尽力地作业。
图片说明：粒子物理学规范模型，占C位的是希格斯玻色子 图片来历：LHC官网
LHC的首要科学方针之一是寻觅希格斯玻色子，完结科学家们一直以来的夙愿。希格斯玻色子的任务是赋予根本粒子质量。早在20世纪80年代和90年代，当LHC项目立项时，咱们乃至不确定希格斯粒子是否存在，也不知道它的质量和其他特征。因而，咱们有必要制作一台通用设备，以尽头各种或许证明其真的存在。
咱们做到了。2012年7月4日，欧洲核子研讨中心（CERN）的科学家们兴奋地表明，他们凭借LHC，发现了希格斯玻色子。“缓不济急”的希格斯玻色子是粒子物理学规范模型中最终一个“现身”的粒子，是粒子地图的最终一块“拼图”。
该研讨团队称，已然现在咱们知道希格斯玻色子是实在存在的，咱们可以制造出尽或许多的希格斯玻色子，搜集很多风趣数据，以更多地了解这种奥秘但根本的粒子。
有望发现新物理学的“蛛丝马迹”
波兰华沙大学物理学家、CLIC协作组成员亚历山大·菲利普·扎内基在最新论文中，根据探测器和粒子磕碰的杂乱模仿，阐释了该科学设备的规划现状。
他表明，CLIC有望在一个洁净、易于研讨的环境中尽或许多地制造出希格斯玻色子，以便咱们对该粒子有更多了解：是否存在多种不同的希格斯玻色子？希格斯玻色子之间是否会彼此“沟通”？希格斯玻色子与亚原子物理学规范模型中的其他一切粒子的彼此作用有多强？
相同的原理也适用于顶夸克，这是最不为人所知、最稀有的一种夸克。清华大学工程物理系张拂晓副教授解说称，规范模型中共有六种夸克：上夸克、下夸克、独特夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。顶夸克是最终一个被发现的夸克，有点“孤僻”——由于它一“出世”就马上衰变，不跟任何夸克配对成强子。
图片说明：“向麦克老迈三呼夸克（Three quarks for Muster Mark）”。这句话出自詹姆斯·乔伊斯小说《芬尼根的守灵夜》。1964年，当美国物理学家默里·盖尔曼读到这儿时，眼前豁然一亮，所以，他将自己的最新发现命名为“夸克（quark）”。 图片来历：清华大学官网
研讨人员指出，即便在初始阶段，CLIC也将能制造出大约100万个顶夸克，关于LHC和其他现代对撞机来说，这是一个耸人听闻的数字。CLIC研讨小组期望在此基础上研讨顶夸克是怎么衰变的。虽然顶夸克的发作十分稀有，并且顶夸克的某些衰变形式也如“人世哪得几回见”，但有了一百万个顶夸克，科学家们或许会从中发现一些端倪。
但故事到此并没有完毕。除了制造出更多希格斯玻色子和顶夸克外，CLIC的奇妙规划使其能打破规范模型的鸿沟。经过制造出很多希格斯玻色子和顶夸克，CLIC有望发现新物理学的“蛛丝马迹”。假如存在某种独特粒子（粒子物理学规范模型无法解说的粒子）或彼此作用，它会奇妙地影响这两个粒子的行为，即它们的衰变和彼此作用。
此外，CLIC乃至或许发作暗物质粒子，暗物质是一种奥秘的、看不见的物质。当然，该科学设备无法直接看到暗物质（由于它是暗的），但假如磕碰的能量或动量消失了，物理学家马上就会发现。
杨振伟说：“LHC正在晋级，2025年左右会晋级成高亮度LHC。从现在到2035年还有16年时刻，谁知道16年时刻内会发作什么作业呢？雄关漫道真如铁，当今跨步从头越！假如咱们想有一个很好的时机来了解世界中已知的粒子并发现一些新粒子，不论LHC能否发现新东西，咱们都应该持续前行，并从现在开端着手尽力。”
杨振伟表明：“CLIC的首要特点跟它的姓名相同，便是‘紧凑’，它可以在较短间隔内将能量加快到3TeV，造价相对较低，假如可以建成，确实是研讨希格斯玻色子的利器。现在还处于研制阶段，假如能完成，这将是我国科学家提议的大科学设备环形正负电子对撞机（CEPC）的一个重要竞争者。”
一大波对撞机正赶来
当今物理学界的“网红”希格斯玻色子、“新物理学”这些诱人又甘旨并且还充满了无限奥秘感的大蛋糕，当然并非只要CLIC想从中分一杯羹。
杨振伟指出：“从前史来看，每一个重要粒子的发现都需求对其做精密研讨，才干进一步推进人类对它以及相关的根本规律的知道。希格斯玻色子也不破例。咱们现在需求精密研讨希格斯玻色子的各种性质，在这个过程中，一方面会丰厚咱们对天然的知道，另一方面或许会发现某些‘瑕疵’或许‘乌云’，从而为咱们翻开天然界新的大门。这便是为什么在希格斯玻色子发现后（乃至在这之前），各国科学家提出了多个下一代加快器项目或概念，CLIC仅仅其间之一。”
据杨振伟介绍，较早提出的概念是世界线性对撞机（ILC），随后是CLIC，这两个都是直线对撞机，都是在发现希格斯玻色子之前就提出并开端研制的。日本正在争夺主导制作ILC。ILC将使正负电子沿着总长约31公里长的轨迹进行对撞，相较之下，LHC只要27公里长，并且是让质子在坐落欧洲核子研讨中心的一个环形轨迹中进行对撞。新华社此前的报导称，ILC造价约78亿美元，日本东北地区的岩手县及宫城县被列为候选建造地，估计将于本世纪20年代后期开端工作。
风乍起，吹皱一池春水！2012年发现希格斯玻色子之后，我国科学家提出CEPC，欧洲科学家提出未来环形对撞机（FCC）；这两个都是环形对撞机，由于发现的希格斯玻色子质量“相对较小”，大约125 GeV，环形正负电子对撞机可以到达发作希格斯玻色子的能量。
杨振伟解说道：“可是，假如希格斯玻色子质量高到必定程度，就有必要用直线对撞机，由于那时正负电子同步辐射丢失的能量或许会逾越咱们可以供给的加快能量，也便是说，在环形地道必定的情况下，环形正负电子对撞机的能量有个上限。可以说，希格斯玻色子质量是125 GeV，为我国的CEPC供给了一个逾越欧美的时机。”
小小的希格斯玻色子，“引很多英豪竞折腰”，谁会成为这场粒子物理学马拉松比赛的冠军？咱们拭目而待。
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修改：张爽（实习）
审阅：朱丽
