在兩年的“休眠期”過后，歐洲原子能中心（CERN）重新啟動了大型強子對撞機 (LHC)，它的主要實驗室——ALICE, ATLAS, CMS 和LHCb預(yù)計在幾周后重新運行。2012年，大型對撞機實驗室的科學(xué)家初步發(fā)現(xiàn)了令人矚目的希格斯粒子，2013年2月，超負荷運行的超級機器“關(guān)門歇業(yè)”，工程技術(shù)人員在實驗室的休整期間對主要的設(shè)備進行了檢修和升級，在大型加速器和主要的實驗室運行良好的條件下，LHC 和主要的實驗室將會處于滿負荷運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，最早在今年的5月底或6月初開始采集實驗室的數(shù)據(jù)。

實驗設(shè)備的升級計劃包括一項對超導(dǎo)磁鐵連接體的徹底檢修，去年6月完成了檢修項目，LHC超導(dǎo)體的大部分現(xiàn)在已冷卻到了1.9 K的運行溫度，今年3月7日，第一批質(zhì)子束被輸送到對撞機27公里長的磁鐵通道的指定區(qū)域。今年5月，經(jīng)過了全面的檢修和升級， LHC達到了13 TeV的能級，在新的能級下進行質(zhì)子束的碰撞實驗，這標(biāo)志了LHC“2.0版”時代的到來。

CERN的科學(xué)家將新一輪的實驗運行模式稱為“運行2”，之前“運行1”的碰撞能級為 8 TeV，“運行2”的碰撞能級幾乎是“運行1”的兩倍，“運行2”13 TeV的運行能級仍低于LHC14 TeV的設(shè)計能級?！斑\行2”將在13 TeV的運行能級上進行粒子束的碰撞實驗，工程技術(shù)人員要有充分的對LHC超導(dǎo)磁體進行調(diào)試的時間，使得實驗設(shè)備逐漸適應(yīng)14 TeV 能級的實驗。

更高的實驗?zāi)芗墝由頒ERN的物理學(xué)家對希格斯粒子的了解，他們預(yù)計在“運行2”的實驗條件下將會有更多粒子的產(chǎn)生，新增的粒子數(shù)量將是以前實驗的10倍，“運行2”的數(shù)據(jù)量幾乎是“運行1”的5倍。物理學(xué)家將在實驗數(shù)據(jù)中仔細篩選有價值的信息。CMS實驗室的發(fā)言人惕茲亞諾·坎普瑞斯解釋說，研究人員不會以非理性的方式處理大量的數(shù)據(jù)，“運行2”實驗的一個重要目標(biāo)是搜索可能不符合粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的證據(jù)，檢驗物理學(xué)家在創(chuàng)新思維中提出的各種猜測與反駁，特別要尋找與超對稱理論(SUSY) 有關(guān)的證據(jù)。

根據(jù)超對稱理論的預(yù)測，每一個基本粒子都有一個“超級伙伴”，它們是迄今尚未發(fā)現(xiàn)的對稱粒子，粒子和對稱粒子在性質(zhì)上有微妙的不同?！斑\行2”也會搜索其它暗示“新物理學(xué)”的信號，其中包括額外的空間維度、奇異粒子和暗物質(zhì)粒子等。對數(shù)據(jù)有效的處理技術(shù)使得現(xiàn)代科技插上了翅膀，但人們對新物理學(xué)的探索卻缺失了理論燈塔的照耀。

對新物理現(xiàn)象的搜索與對標(biāo)準(zhǔn)模型概念的希格斯粒子的搜索有些不同，物理學(xué)家在搜索希格斯粒子時接受了理論預(yù)期的指引，在理論燈塔的照耀下，先是有希格斯粒子存在的預(yù)言，后是在實驗過程中檢驗了理論的預(yù)期。很多的理論范本超出了標(biāo)準(zhǔn)模型的限定，很多研究人員感到茫然，不知所措。好似有多少哲學(xué)家就有多少種哲學(xué)理論，現(xiàn)在有很多相互矛盾的理論假說，用數(shù)據(jù)說話的實驗物理學(xué)家承擔(dān)了實驗檢驗的職責(zé)。

LHC的研究人員以標(biāo)準(zhǔn)模型作為檢驗的標(biāo)準(zhǔn)，而科學(xué)家通過標(biāo)準(zhǔn)模型作出了一些極為精確的預(yù)測，其中似乎有某種諷刺的意味。研究人員預(yù)測了在13 TeV的實驗?zāi)芗墝l(fā)生的物理現(xiàn)象，他們將仔細地觀察與理論預(yù)測有所不同的任何偏差現(xiàn)象。超對稱理論SUSY非常有吸引力，從超對稱理論作出了一些精確的預(yù)測。科學(xué)家目前無法判斷LHC的實驗在什么時候?qū)⒆C實或排除標(biāo)準(zhǔn)模型以外的新物理學(xué)理論。

也許在“運行2”開啟第一周的實驗時，研究人員將會發(fā)現(xiàn)超對稱理論SUSY的參數(shù)約束范圍，也許要到2035年才能出現(xiàn)這樣的結(jié)果。對SUSY理論的檢驗可能超出了LHC的能級范圍，經(jīng)過技術(shù)升級的大型對撞機作出的精確預(yù)測可能與它的“前身”——歐洲原子能中心的大型電子——正電子對撞機一樣，而大型電子對撞機曾幫助歐洲的物理學(xué)家相當(dāng)精確地預(yù)測了頂夸克的質(zhì)量。

兩個實驗室的研究人員將會分析在“運行1”數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的波動或奇異情形，兩個實驗室的探測器在“運行1”發(fā)現(xiàn)了波動或奇異的數(shù)據(jù)，大多數(shù)波動或奇異的數(shù)據(jù)可能與標(biāo)準(zhǔn)模型的統(tǒng)計波動有關(guān)，這些波動或奇異的數(shù)據(jù)如果在“運行2”中以某種統(tǒng)計的顯著方式增加了，那么這可能意味著新物理學(xué)信號的出現(xiàn)。ATLAS實驗室的發(fā)言人戴維·查爾頓認為，以前排除了諸如B夸克粒子的候選對象，也許有其它類型的粒子，新的粒子類型打破了標(biāo)準(zhǔn)模型的規(guī)則。

物理學(xué)家將在“運行2”實驗中搜尋暗物質(zhì)的蹤跡，搜索的方法有所不同，難以捉摸的暗物質(zhì)粒子可能在LHC的實驗中出現(xiàn)，研究人員不會放過直接探測它們的機會。LHC的物理學(xué)家將在粒子碰撞實驗中使用迷失能量的搜索方法，“迷失的能量”也許轉(zhuǎn)化成了暗物質(zhì)，LHC的物理學(xué)家在暗物質(zhì)的搜索領(lǐng)域走在了主要競爭者的前列，世界各國開展了很多不同的實驗項目，以尋找暗物質(zhì)存在的主要證據(jù)。

CERN的物理學(xué)家和天體物理學(xué)家了展開了大量的討論，天體物理學(xué)家主要在天文領(lǐng)域探測暗物質(zhì)粒子。兩大領(lǐng)域的物理學(xué)家進行交流與合作，這不失為一條有效的途徑，在交流和切磋中產(chǎn)生智慧火花。粒子和天體物理學(xué)家對暗物質(zhì)粒子的發(fā)現(xiàn)有先后之分，但相關(guān)的爭議話題無關(guān)緊要。很難說CERN的物理學(xué)家會首先發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)，CERN的理事長拉爾夫·霍耶爾在LHC重新啟動的新聞發(fā)布會說道，“我希望在黑暗的宇宙看到第一縷光芒，假如光芒照耀在我的身上，那么自然的友善將令我心動不已，我將感受穿越千年的自然之光的愛意！”。

（編譯：2015-3-17）