大型強子對撞機在進行重大升級以使其更強大之前被歐洲核子研究中心關閉

大型強子對撞機（LHC）是世界上最強大的原子對撞機，週一晚上在重大升級之前關閉。

經過最後的實驗，粒子加速器現已進入四年的停產期。

但大型強子對撞機不會永遠消失，正如科學家所說，它將以其有史以來最強大的形式回歸。

該對撞機預計將在 2030 年升級為 HiLumi LHC 後再次點火。

如此長的關閉時間都是為了增加對撞機的“光度”，或者說它在給定區域內每秒發生的粒子碰撞數量。

一旦升級完成，CERN 預計 HiLumi LHC 的亮度將提高 10 倍，並允許科學家收集約 100 倍的數據。

此次升級的總成本預計約為 15 億美元（12.9 億英鎊），主要由 CERN 會員費以及美國、日本、加拿大和中國的實物捐贈推動。

然而，儘管代價高昂，科學家們仍然相信這項投資是解開宇宙基本秘密的關鍵。

LHC 的工作原理是圍繞 16.7 英里（27 公里）長的電磁鐵環加速質子“束”，直到它們達到驚人的速度，然後相互碰撞。

然後，極其靈敏的探測器對碎片進行分類，看看短暫出現的奇怪而令人興奮的亞原子粒子。

在三個運行週期的過程中，對撞機讓科學家對宇宙的基本現實有了前所未有的了解。

最著名的是，2012 年，科學家宣布發現了所謂的「上帝粒子」或希格斯玻色子——一種賦予其他粒子質量的亞原子粒子。

大型強子對撞機於 2008 年 9 月投入運行，並於 2009 年成功粉碎了第一批質子。

然而，現在是時候讓舊版的對撞機退役，並用新版本取代它了。

「大型強子對撞機超出了所有人的預期，」歐洲核子研究中心加速器和技術總監奧利佛·布呂寧 (Oliver Brüning) 說道。

「近二十年來，它改變了我們對宇宙的理解，並激勵了世界各地幾代科學家、工程師和公民。

“今天，我們告別了我們所熟知的 LHC，準備迎接它的繼任者：HiLumi LHC。”

升級大型強子對撞機絕非易事，因為僅對撞機隧道內超過 0.75 英里（1.2 公里）的磁鐵就需要更換。

新的 HiLumi LHC 將比其前身強大得多，因此對撞機周圍的幾乎整個基礎設施都需要升級。

由於光度要高得多，每次只有 60 個粒子相交時，大型強子對撞機就會產生 140 到 200 次質子碰撞。

這將每秒產生超過 50 億次碰撞，產生如此多的數據，以至於不可能實際儲存所有內容。

相反，新的大型強子對撞機將不得不依賴大規模升級的探測器，配備人工智慧系統，自動識別足夠有趣的事件。

「LS3 代表著一個龐大而複雜的物流和工程項目，」LS3 協調團隊負責人 Jean-Philippe Tuck 說。

“組件將被拆除並更換為新設備，在整個綜合體中，計劃了數十個項目，涉及數千名工程師、物理學家、技術人員和支援人員。”

HiLumi LHC 至少要到 2028 年才會開始逐步重啟，預計要到 2030 年才會發生第一次碰撞。

同時，數千名研究人員將繼續忙於篩選大型強子對撞機（LHC）前三輪運行中收集的大量資料集。

然而，一旦測試開始，科學家們希望對撞機能夠回答一些最棘手的科學問題。

憑藉更大的亮度，原子粉碎機可以幫助揭示亞原子世界、反物質和宇宙最初幾秒鐘的秘密。

最重要的是，研究人員希望探索和尋找新的粒子，以幫助解釋物質、暗物質和暗能量之間的平衡。

科學家認為，普通物質，如塵埃、恆星和我們的身體，僅佔宇宙質量的百分之五左右。

其餘部分由稱為暗物質和能量的不可見物質組成，其中暗物質約佔 27%，暗能量佔其餘 68%。

希格斯玻色子的發現是解開這個謎團的一步，因為它有助於解釋為什麼這些物質首先具有質量，但仍有許多東西科學家不知道。

CERN 的一位代表告訴《每日郵報》：“HiLumi 升級將使研究人員能夠收集更大的數據集，更詳細地測量希格斯玻色子，研究極其罕見的過程，並增加在標準模型之外發現新物理跡象的機會。”

「在它的生命週期中，它可以產生大約 3.8 億個希格斯玻色子，而自大型強子對撞機開始以來已經產生了大約 5500 萬個希格斯玻色子。”

歐洲核子研究中心 ATLAS 實驗的研究物理學家 Nidaa Alexandra Asbah 博士表示，真正的夢想是同時創造兩個希格斯玻色子並觀察它們相互作用。

阿斯巴博士說，這可能「為我們的宇宙在大爆炸後不久如何演化提供線索」。