LHC：将开启粒子物理时代

　　陈和生介绍，LHC是世界上最大的大型强子对撞机，建在周长为27公里的环形隧道里。隧道埋在地下50到175米处。LHC的设计目标是对撞两个反向回旋的质子束流。质子束流的总能量最高能达到14万亿电子伏特。

　　LHC的隧道里安放了4个探测器CMS(紧凑缪子线圈)、ATLAS(超环面仪器)、LHCb(底夸克探测器)和ALICE(大型离子对撞机)。科学家们期望在能量为数万亿电子伏特的质子对撞中发现有意义的新物理，例如难以捉摸的黑格斯粒子，它是一种理论上预言的能解释其他粒子质量起源的新粒子和组成暗物质的粒子，而这些暗物质构成了宇宙的大部分物质。但LHC的科学家们并不期待在第一天就发现新的粒子，因为科学研究是一个长时间的过程。

　　CMS和ATLAS两个实验的物理目标是寻找黑格斯、额外维度和宇宙神秘的暗物质。4个探测器中ATLAS体积最大，能占半个巴黎圣母院。CMS大小只有ATLAS的1/6，但重量是ATLAS的1.8倍，它使用的铁比埃菲尔铁塔还多。它采用圆柱形超导电缆线圈，可产生4万高斯的磁场，相当于地球磁场的10万倍。

　　LHCb实验将有助于人们了解为什么宇宙中反物质不可思议地缺少。它通过研究一种称为“底夸克”的粒子，专门对物质和反物质之间的微妙差异展开调查。

　　在这4个实验中，3个是质子对撞实验，只有ALICE是重离子对撞实验。LHC将让铅离子进行对撞，在实验室条件下重建“大爆炸”之后的宇宙初期形态，撞击时产生的高温是太阳内部温度的10万倍。物理学家希望看到的是，质子和中子会在这种高温条件下“熔化”，并释放被胶子束缚的夸克。ALICE获得的数据将允许物理学家研究夸克—胶子等离子体的性质和状态。

　　建造LHC的设想是在上世纪80年代初提出的，有人设想利用当时还在计划中的大型正负电子对撞机27公里长的隧道建造能量更高的对撞机。1984年在瑞士洛桑召开的学术讨论会上成立了几个工作组去研究质子对撞中的物理学。1994年2月，欧洲核子中心理事会批准了这一计划。1995年，LHC的技术设计报告被公布。1998年4月，土木工程开工。

　　中国：积极贡献力量

　　据悉，有来自约40个国家大约3000名科学家参加了CMS和ATLAS实验。

　　中国是参加CMS实验的40多个国家之一，有4家科研单位参与CMS实验。其中，中国科学院高能物理研究所和北京大学组成的CMS中国组成功建造了1/3的端部缪子探测部阴极条室和阻性板室，并参与拟定了CMS技术设计报告。中国科学院上海硅酸盐研究所向CMS提供了核心探测材料——用于电磁量能器的5000余根自主研制的钨酸铅(PWO)闪烁晶体。中国科技大学参与了电磁量能器的研制。CMS中国合作组在高能所建立了CMS实验远程控制中心，与CERN和美国费米实验室一起轮班承担CMS实验的一部分实时控制工作。

　　ATLAS中国组包括中国科学院高能物理研究所、山东大学、中国科技大学和南京大学四个单位。对ATLAS实验的缪子探测器和电磁能量器的设计和建造作出了重要贡献。

　　目前，CMS和ATLAS实验的中国科学家正积极参与探测器日常运行值班和非常复杂的模拟数据分析，为用即将获取的实验数据发现包括黑格斯在内的新粒子和新物理作准备。

　　高能所的计算中心建立了LHC数据分析的网络平台，有2500个CPU，加入全球LHC的实验数据分析网络，为中国物理学家和世界各国的物理学家服务。