微观世界知多少――科学家介绍大型强子对撞机知识

　　大型强子对撞机隆隆开动，令不少普通人对物理学科充满了好奇。本报采访了中国科学院高能物理研究所陈国明研究员等专家，普及微观粒子的一些基本知识。

　　问：什么叫强子？

　　答：所谓强子，就是一种亚原子粒子，所有受到强相互作用影响的亚原子粒子都被称为强子。亚原子粒子是指比原子还小的粒子。要理解“强作用力”，必须先知道目前自然界中人类已知的四种“力”。普通人比较容易理解的是万有引力和电磁力，但其实在微观世界中，还存在弱相互作用力和强相互作用力。在微观领域，由于万有引力相对于其它三种是如此之小，以致于可以被忽略，所以科学家重点探讨的是其余三种力在粒子层面的表现。

　　问：到底有多少微观粒子？

　　答：对于专业研究人员来说，往往要同数十种粒子打交道；但对普通人来说，了解基本粒子层面就可以了。任何物体都是由分子构成，分子由原子构成，原子由原子核和绕核旋转的电子构成。原子核由质子和中子构成，质子和中子都由夸克和胶子组成。目前为止，夸克、胶子和电子未发现有更深层次的结构，因此被称为基本粒子。已知有六种夸克，它们是上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克，而胶子只有一种。

　　问：何为“希格斯玻色子”，为什么科学界对它如此热衷？

　　答：希格斯玻色子44年前由英国物理学家彼得・希格斯预言，视之为物质的质量之源以及电子和夸克等形成质量的基础，又被称为“***粒子”。希格斯提出，其他粒子是受希格斯玻色子的作用而产生了质量，由此世界上的万事万物也都有了质量。这套“粒子物理标准模型”的理论，有很多关于粒子的预言都陆续被实验证实了，只有最关键的希格斯玻色子至今未被找到。因此，如果借助LHC产生的超高能量深入物质内部，最终找到神秘的希格斯玻色子，也就证明物理学家辛苦建立的标准模型没有错，它的确阐释了宇宙最基本的规律。

　　问：这次开动的强子对撞机如何运行，多久能出结果？

　　答：首批质子将以接近光速的速度走通27公里环形隧道。这条环形隧道堪称一个“超级大冰箱”，其中的超导磁铁温度只比绝对零度（摄氏零下273.15度）略高一点。

　　经过一段时间（数小时至数十小时）调试，在首批质子束流走通对撞机并运行稳定后，再注入与其平行的第二束质子束流反方向运行。在相向平行运行的两束质子束流稳定之后，再经过几天至几个星期的极其复杂细致的同步调整，才可能开始实现两束质子束流的对撞。这还只是刚刚开个头，科学家希望寻找的答案，包括寻找“希格斯玻色子”等目标，都要经过相当长一段时间才有可能产生结果。