- 帕拉布·戈什 编剧
- 科学记者
图片来源， Victor de Schwanberg/科学图像库
艺术品：幽灵粒子目前无法检测到
一些物理学家长期以来一直怀疑我们周围世界中神秘的“幽灵”粒子可以极大地增强我们对宇宙真实本质的理解。
现在科学家认为他们已经找到了一种方法来证明它是否存在。
欧洲粒子研究中心（CERN）已批准一项旨在寻找证据的实验。
新仪器对此类颗粒的敏感度将比以前的设备高一千倍。
它将粒子粉碎到固体表面上进行检测，而不是像欧洲核子研究中心的主要仪器大型强子对撞机（LHC）那样相互检测。
那么这些幽灵粒子是什么？为什么需要一种新方法来检测它们？
当前的粒子物理理论称为标准模型。
该理论指出，宇宙中的一切事物都由 17 个粒子组成，其中包括电子和希格斯玻色子等众所周知的粒子，以及鲜为人知但名称美妙的粲夸克、τ 中微子和胶子。
有些以各种组合混合形成更大但仍然非常小的粒子，这些粒子构成了我们周围的世界，以及我们在太空中看到的恒星和星系，而另一些则涉及自然力。
但有一个问题：天文学家观察到了天空中的事物——例如星系的移动方式——这强烈表明我们所能观察到的一切只占宇宙的百分之五左右。
宇宙的一些甚至全部其余部分可能由“隐形”或“隐藏”粒子组成。 它们被认为是标准模型中 17 个粒子的幽灵对应物。
即使它们存在，也很难被发现，因为它们很少与我们所知的世界互动。 就像幽灵一样，它们直接穿过一切，无法被任何地球设备探测到。
但理论上来说，幽灵粒子可以衰变成标准模型粒子，并且可以被探测器探测到。
SHIP 不会将粒子碰撞在一起（这是当前大多数实验所做的），而是将它们碰撞成一大块材料。 这意味着所有分子都被分解成更小的部分，而不是全部在一起。 下图显示了为什么这种“固定目标”方法更有效。
项目负责人、伦敦帝国理工学院的安德烈·戈洛特文教授表示，该实验“代表了寻找隐藏粒子的新时代”。
“SHIP 具有解决粒子物理中许多关键问题的独特潜力，我们有潜力发现以前从未见过的粒子，”他说。
寻找幽灵粒子需要专门改装的设备。
例如，通过使用大型强子对撞机的普通实验，可以在距撞击一米远的地方检测到新粒子。 但幽灵粒子可以保持不可见，并在分解和显现之前传播数十甚至数百米。 所以SHIP的探测器被放置得更远。
“我们是探索者”
帝国理工学院的米特什·帕特尔教授将这种新方法描述为“天才”。
“这个实验真正吸引我的是，这些粒子就在我们眼皮底下，但由于它们相互作用的方式，或者更确切地说，它们不相互作用的方式，我们从未能够看到它们。
“我们是探险家，我们认为我们可以在这个新地形中看到一些有趣的东西。所以，我们必须看看。”
CERN 物理学家 Claudia Ahdeda 博士表示，SHIP 将在 CERN 现有设施内建造。
“我们将利用现有的洞穴、基础设施和部件，我们将尽可能地重复利用它们，我们将拥有一个设施，帮助我们寻找这个以前从未见过的隐藏区域。”她说。
SHIP 将与所有其他 CERN 实验一起运行，其中最大的是大型强子对撞机，自 2008 年完成以来一直在寻找失踪的 95% 的宇宙，耗资 37.5 亿英镑。 到目前为止，除了标准模型之外，还没有发现任何粒子，因此计划建造一台更大、更强大的机器。
未来的环形对撞机将耗资 120 亿英镑。 计划启动日期为 2040 年代中期，但要到 2070 年才能充分发挥其新的粒子捕获潜力。
相比之下，SHIP 试验将于 2030 年开始寻找新分子，成本将便宜一百倍左右，约为 1 亿英镑。 但研究人员表示，需要采取一切方法来探索所有可能的选择，以便找到他们所说的将带来物理学史上最大发现之一的粒子。
帕拉巴·戈什 (Pallabh Ghosh) 和凯特·史蒂文斯 (Kate Stevens) 走进世界上最大的粒子加速器，以找出为什么科学家需要更大的加速器。
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