如果你從迷人的法國克羅澤特村的中心直直向下挖100公尺,你將會碰到讓你聯想到007電影裡惡棍地下巢穴的結構,一個直徑三公尺、照明刺眼的隧道,綿延到很遠的地方才彎曲消失在盡頭。在隧道中,間隔幾公里就有間挑高的房室,裡面充斥笨重的鋼鐵設備、電纜、管路、電線、磁鐵、管線、軸承、狹長通道以及一些不明的設備。
這個高科技地下世界其實是一個非常巨大的科學儀器,更準確地說,它是一個粒子加速器,是史上建造威力最強的原子槍,它的正式名稱是「大強子對撞機」(LHC),它的目標簡單但宏偉:要破解物理世界的密碼;要找出宇宙的組成;換句話說,要找出最基本的物質。
接下來幾個月,會有兩束粒子以相反方向在這圓周27公里的環狀隧道內全速行進,粒子的行進方向將靠超過一千個超低溫、串連起來像香腸一般的圓筒狀磁鐵來導引,粒子束會在四個地點聚合,以接近光速的速度互撞。如果一切順利的話,這激烈的對撞將會讓物質轉化為巨大的能量,然後再凝結形成各種不同類型的迷人粒子,其中有些可能是我們從未見過的。這就是實驗粒子物理學的精髓:讓物質互相猛撞,然後看看會產生出什麼其他東西。
那些間隔放置在隧道中的巨型設備可以偵測碰撞產生的碎屑,其中最大一台稱為ATLAS偵測器,高達35公尺,相當於七層樓的高度;而最重的CMS偵測器則比艾菲爾鐵塔還重。「找尋較小物質時,愈大的儀器愈好。」這句話可能是歐洲核子研究組織的座右銘,這個國際性實驗室就是大強子對撞機的家,一般人比較熟悉它過去的簡稱CERN。
這些東西聽起來挺駭人的,實際上也是如此。在隧道裡建造大強子對撞機是一項明智的策略,那些粒子束可以穿透任何東西,儘管最有可能的受害者是LHC本身。事實上,這裡已發生過一次小災難:在2007年3月一次測試中,一塊磁鐵幾乎脫落。事件之後,共有24塊磁鐵改造,以修正原本設計上的缺失。操作大強子對撞機的人員並不想多談出錯的可能,或許是不願大眾胡思亂想,擔心瘋狂科學家不小心製造出一個黑洞,吞噬掉了地球。
憂心對撞機無法找到物理學家堅信潛藏在真實基質底層的物質,是比較合理的憂慮。像這樣的大型機器必須能產生重大的科學、重要的答案,值得登上頭條新聞以及找到迷人的粒子。但即使是這樣大規模的努力也不能回答所有關於物質和能量的重要問題,那是不可能的。一世紀來,粒子物理學告訴了我們一項基本事實:真實世界並不會輕易揭露其祕密。
這樣說吧:宇宙是難以捉摸的…
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