世界最大对撞机如何进行宇宙大爆炸实验

　　大型强子对撞机寻找什么？

　　经过让质子快速且拼命地撞击，大型强子对撞机将会让质子分裂成更小的亚粒子。这些微小的亚粒子极不稳定，只存在其衰变前的若干分这一秒之内，之后便与其它亚粒子重组。但根据宇宙大爆炸理论，早期宇宙的所有物质都是由这种微小亚粒子组成的。当宇宙膨胀和冷却时，这些粒子彼此结合形成了较大的粒子如质子和中子。

　　为力图了解我们的宇宙，包括宇宙如何运作和它的实际结构，科学家提出了所谓“标准模式”的理论。 此理论试图定义和解释构成宇宙的基本粒子。此理论是结合爱因斯坦的相对论和量子理论得出的。它还涉及宇宙四种基本力中的三种，即强大的核力、软弱的核力和电磁力。但它不涉及第四种基本力――引力的效应。

工人在建造大型强子对撞机

　　此“标准模式”得出了几种有关宇宙的预报，根据不同的实验，其中许多预报似乎都对了。但还有一些预报没有得到证实。其中之一就是所谓的希格斯玻色子――这种理论粒子至今尚没发现。

　　希格斯玻色子能回答为何有质量存在的问题。为何物质都有质量？科学家已经识别出一些没有质量的粒子，如微中子。那么为何一种粒子有质量而另一种粒子没有质量？科学家已经提出许多解说来解释质量的存在。其中最简单的解说就是希格斯机理。此理论性粒子从来没有被发现且可能没有存在过。但一些科学家希望LHC制造的撞击事件能揭示希格斯玻色子的存在。其他科学家则希望此撞击事件为我们还没想到的新信息提供线索。

　　科学家考虑到的其它问题还包括宇宙早期情况下的物质问题。在宇宙诞生的第一时刻，物质和能量是成双成对的。就在物质和能量彼此分开之后，物质与反物质粒子才彼此歼灭。如果物质和反物质等量，这两种类型的粒子就会彼此消灭。但幸运的是，我们宇宙中物质还是比反物质多了一点。科学家希望他们能在LHC撞击事件中观察到反物质。这或许能帮助我们了解当宇宙诞生时为何物质与反物质的数量存在微小的差别。

　　在大型强子对撞机的研究中，暗物质还可能扮演重要角色。我们目前对宇宙的了解表明我们所能看到的只是占全部物质近4%的正常物质。当我们看到星系和其它天体运动时，我们观察到它们的运动表明宇宙中的物质较我们所探测到物质要多得多。科学家将此无法察觉的物质称为暗物质。总之，可察觉物质和暗物质占大约25%的宇宙，其余四分之三是暗能量。这种假设的能量投身于宇宙膨胀当中。科学家希望他们的实验能为暗物质和暗能量的存在提供进一步的证据。

　　虽然这只是粒子物理学的冰山一角，但LHC实验会发现更加怪异和违反直觉的事情。