CLIC将揭开希格斯玻色子的秘密
没有人会弄乱大型强子对撞机（Large Hadron Collider，LHC）。它是当今时代最高级的粒子粉碎器，没有什么能触及到它的能量能力或研究物理学前沿的能力。但一切荣耀都是暂时的，没有永远的。最终，大约在2035年的某个时候，27公里的电力环的灯光将熄灭。之后会发生什么？
世界各地的竞争集团都在争相获得资金支持，以制造下一代的大型对撞机。其中提议的大型亚原子轨道炮似乎是领先者，这就是紧凑型直线对撞机（Compact Linear Collider，CLIC）。
希格斯玻色子（Higgs boson）的真正性质是什么？它与顶夸克有什么关系？我们能在标准模型之外找到物理学的任何线索吗？CLIC可能能够回答这些问题。它只涉及比曼哈顿更长的粒子对撞机。
LHC粉碎了一些称为强子的重粒子。你的身体里有一堆强子，质子和中子（protons & neutrons）是这个微观家族最常见的代表。在大型强子对撞机上，强子一圈又一圈地绕着一个巨大的圆圈旋转，直到它们接近光速并开始粉碎。虽然，大型强子对撞机达到了地球上任何其他装置都无法比拟的能量，但整个事件有点混乱。毕竟，强子是一种混合粒子，只不过是一袋袋其他的、更微小的、更基本的东西，当强子被粉碎时，它们的内脏都会溅到各处，这使得分析变得复杂起来。
相比之下，CLIC的设计更简单、更清洁。CLIC将加速电子和正电子，这是两个轻的基本粒子，而不是强子。根据最终的设计，这个粉碎器将以直线加速粒子，从11公里到50公里的任何地方，取决于活塞筒的正下方的最终设计。
目前的计划是让CLIC在2035年以更低的容量运行，就在大型强子对撞机关闭的时候。第一代CLIC的工作电压仅为380千兆电子伏（Gigaelectronvolts，GeV），不到LHC最大功率的三分之一。事实上，即使是目前针对3兆电子伏（Tteraelectronvolts，TeV）的CLIC的全部操作能力，也不到LHC现在所能做的三分之一。
如果一台先进的下一代粒子对撞机不能打败我们今天所能做到的，那又有什么意义呢？
答案是CLIC将更聪明地工作，而不是更努力地工作。大型强子对撞机的一个主要科学目标是找到希格斯玻色子，这是一种长久以来一直在寻找的粒子，它能将其他粒子的质量借给其他粒子。早在20世纪80年代和90年代，当大型强子对撞机被设计时，我们不确定希格斯粒子是否存在，我们也不知道它的质量和其他属性是什么。所以我们必须建立一个通用的仪器来研究各种各样的相互作用，这些相互作用都有可能揭示出希格斯粒子。
但既然我们知道希格斯粒子是真实存在的，物理学家就可以把对撞机调到一组更窄的相互作用上。在这个过程中，物理学家的目标是制造尽可能多的希格斯玻色子，收集大量丰富多彩的数据，并进一步了解这个神秘但基本的粒子。
在粒子物理学中有一个过程叫做韧致辐射，它是一种独特的辐射，由一堆热粒子塞进一个小盒子而产生。通过类比，当你在高能下猛击一个电子到一个正电子时，它们会在能量和新粒子的簇射中相互毁灭，其中一个是与希格斯粒子配对的Z玻色子。
在最初阶段，CLIC也将制造大约100万个顶夸克（top quark），这提供了一种在使用大型强子对撞机和其他现代对撞机时闻所未闻的统计能力。从那里，CLIC后面的团队希望研究顶夸克粒子是如何衰变的，这种情况很少发生。当然，将希格斯粒子和顶夸克充实是一回事，但是CLIC的智能设计使它能够突破标准模型的边界。到目前为止，大型强子对撞机在寻找新的粒子和新的物理学方面已经变得干涸。虽然它还有很多年的时间让我们感到惊讶，但随着时间的推移，希望正在减少。
通过大量希格斯玻色子和顶夸克的原始产物，CLIC可以寻找新物理的线索。如果存在外来粒子或相互作用，它可能会微妙地影响这两个粒子的行为、衰变和相互作用。CLIC甚至可能产生负责暗物质的粒子，这种神秘的、看不见的物质改变了天空的运行。当然，这个设备不能直接看到暗物质，但是物理学家可以发现，当能量或动量从碰撞事件中消失时，一个确定的迹象表明某些事情正在发生。
谁知道CLIC会发现什么？但是不管怎样，如果我们想要一个了解已知宇宙粒子和发现新粒子的好机会，物理学家必须超现在的越大型强子对撞机。
Image: © Shutterstock
没有人会弄乱大型强子对撞机（Large Hadron Collider，LHC）。它是当今时代最高级的粒子粉碎器，没有什么能触及到它的能量能力或研究物理学前沿的能力。但一切荣耀都是暂时的，没有永远的。最终，大约在2035年的某个时候，27公里的电力环的灯光将熄灭。之后会发生什么？
世界各地的竞争集团都在争相获得资金支持，以制造下一代的大型对撞机。其中提议的大型亚原子轨道炮似乎是领先者，这就是紧凑型直线对撞机（Compact Linear Collider，CLIC）。
希格斯玻色子（Higgs boson）的真正性质是什么？它与顶夸克有什么关系？我们能在标准模型之外找到物理学的任何线索吗？CLIC可能能够回答这些问题。它只涉及比曼哈顿更长的粒子对撞机。
LHC粉碎了一些称为强子的重粒子。你的身体里有一堆强子，质子和中子（protons & neutrons）是这个微观家族最常见的代表。在大型强子对撞机上，强子一圈又一圈地绕着一个巨大的圆圈旋转，直到它们接近光速并开始粉碎。虽然，大型强子对撞机达到了地球上任何其他装置都无法比拟的能量，但整个事件有点混乱。毕竟，强子是一种混合粒子，只不过是一袋袋其他的、更微小的、更基本的东西，当强子被粉碎时，它们的内脏都会溅到各处，这使得分析变得复杂起来。
相比之下，CLIC的设计更简单、更清洁。CLIC将加速电子和正电子，这是两个轻的基本粒子，而不是强子。根据最终的设计，这个粉碎器将以直线加速粒子，从11公里到50公里的任何地方，取决于活塞筒的正下方的最终设计。
目前的计划是让CLIC在2035年以更低的容量运行，就在大型强子对撞机关闭的时候。第一代CLIC的工作电压仅为380千兆电子伏（Gigaelectronvolts，GeV），不到LHC最大功率的三分之一。事实上，即使是目前针对3兆电子伏（Tteraelectronvolts，TeV）的CLIC的全部操作能力，也不到LHC现在所能做的三分之一。
如果一台先进的下一代粒子对撞机不能打败我们今天所能做到的，那又有什么意义呢？
答案是CLIC将更聪明地工作，而不是更努力地工作。大型强子对撞机的一个主要科学目标是找到希格斯玻色子，这是一种长久以来一直在寻找的粒子，它能将其他粒子的质量借给其他粒子。早在20世纪80年代和90年代，当大型强子对撞机被设计时，我们不确定希格斯粒子是否存在，我们也不知道它的质量和其他属性是什么。所以我们必须建立一个通用的仪器来研究各种各样的相互作用，这些相互作用都有可能揭示出希格斯粒子。
但既然我们知道希格斯粒子是真实存在的，物理学家就可以把对撞机调到一组更窄的相互作用上。在这个过程中，物理学家的目标是制造尽可能多的希格斯玻色子，收集大量丰富多彩的数据，并进一步了解这个神秘但基本的粒子。
在粒子物理学中有一个过程叫做韧致辐射，它是一种独特的辐射，由一堆热粒子塞进一个小盒子而产生。通过类比，当你在高能下猛击一个电子到一个正电子时，它们会在能量和新粒子的簇射中相互毁灭，其中一个是与希格斯粒子配对的Z玻色子。
在最初阶段，CLIC也将制造大约100万个顶夸克（top quark），这提供了一种在使用大型强子对撞机和其他现代对撞机时闻所未闻的统计能力。从那里，CLIC后面的团队希望研究顶夸克粒子是如何衰变的，这种情况很少发生。当然，将希格斯粒子和顶夸克充实是一回事，但是CLIC的智能设计使它能够突破标准模型的边界。到目前为止，大型强子对撞机在寻找新的粒子和新的物理学方面已经变得干涸。虽然它还有很多年的时间让我们感到惊讶，但随着时间的推移，希望正在减少。
通过大量希格斯玻色子和顶夸克的原始产物，CLIC可以寻找新物理的线索。如果存在外来粒子或相互作用，它可能会微妙地影响这两个粒子的行为、衰变和相互作用。CLIC甚至可能产生负责暗物质的粒子，这种神秘的、看不见的物质改变了天空的运行。当然，这个设备不能直接看到暗物质，但是物理学家可以发现，当能量或动量从碰撞事件中消失时，一个确定的迹象表明某些事情正在发生。
谁知道CLIC会发现什么？但是不管怎样，如果我们想要一个了解已知宇宙粒子和发现新粒子的好机会，物理学家必须超现在的越大型强子对撞机。
Image: © Shutterstock
看到这条想到之前看一本书上的观点：这些年在基础物理学中有三个重要的实验结果，第一个是发现了希格斯玻色子，第二个是由普朗克卫星观测数据证实的标准宇宙模型，第三个是引力波的探测。这三个结果有个共同点：完全没有惊喜。这并没有减弱它们的重要性，甚至正相反，这让它们更有意义。这三项实验结 ...展开全文c
看到这条想到之前看一本书上的观点：这些年在基础物理学中有三个重要的实验结果，第一个是发现了希格斯玻色子，第二个是由普朗克卫星观测数据证实的标准宇宙模型，第三个是引力波的探测。
这三个结果有个共同点：完全没有惊喜。这并没有减弱它们的重要性，甚至正相反，这让它们更有意义。这三项实验结果，分别证明了基于量子力学的基本粒子标准模型、基于广义相对论和宇宙常数的标准宇宙模型、广义相对论。
这三项经过技术上的艰苦努力和数百位科学家广泛合作取得的成果，只是加强了我们已有的对宇宙结构的理解。没有真正的惊喜。
但这种惊喜的缺失在某种意义上就是惊喜。因为很多人都期待着能大吃一惊，发现未被已确立的理论描述过的“新物理学”。
但是没有。自然给出的肯定很简单：广义相对论、量子力学，以及量子力学内部的标准模型，这些都是正确的。
而合理的推论，应该是在认真对待我们最优秀理论的基本洞见后得出的，而不是拍脑袋“让我们想象……”
其实我一开始看到这段蛮震惊的，因为我以为科学提供给我们的，是目前所能拥有的最好的答案。但不代表它不可变、不会发展。因为认知有限、唯一无限的是我们的无知。
今天再看觉得这种想法存在虚无主义而不是怀疑精神。科学发展的态度，的确是拿出一个证据证明它存在，那无法被证明是否存在的东西，就是存在的。
这三个结果有个共同点：完全没有惊喜。这并没有减弱它们的重要性，甚至正相反，这让它们更有意义。这三项实验结果，分别证明了基于量子力学的基本粒子标准模型、基于广义相对论和宇宙常数的标准宇宙模型、广义相对论。
这三项经过技术上的艰苦努力和数百位科学家广泛合作取得的成果，只是加强了我们已有的对宇宙结构的理解。没有真正的惊喜。
但这种惊喜的缺失在某种意义上就是惊喜。因为很多人都期待着能大吃一惊，发现未被已确立的理论描述过的“新物理学”。
但是没有。自然给出的肯定很简单：广义相对论、量子力学，以及量子力学内部的标准模型，这些都是正确的。
而合理的推论，应该是在认真对待我们最优秀理论的基本洞见后得出的，而不是拍脑袋“让我们想象……”
其实我一开始看到这段蛮震惊的，因为我以为科学提供给我们的，是目前所能拥有的最好的答案。但不代表它不可变、不会发展。因为认知有限、唯一无限的是我们的无知。
今天再看觉得这种想法存在虚无主义而不是怀疑精神。科学发展的态度，的确是拿出一个证据证明它存在，那无法被证明是否存在的东西，就是存在的。
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