這張圖片類比的是ATLAS裏產生的黑洞。這個軌跡是模仿大型強子對撞機上的ATLAS探測器得出的類比資料。如果質子-質子撞擊期間產生了微型黑洞，這些軌跡就會形成。這種小型黑洞會通過霍金輻射(Hawking radiation)方式，立刻消失不見。
2010年03月31日
歐洲核子研究中心的大型強子對撞機30日再次開始實施總能量達7萬億電子伏特的質子束流對撞，首次對撞已取得成功。這也是迄今最高能量的質子束流對撞試驗。本次試驗用於模擬137億年前宇宙大爆炸之後的最初狀態，並進行其他物理學重要課題研究。
大型強子對撞機內的兩束質子束流在分別被加速至 3.5萬億電子伏特後，科學家就力圖促使兩束質子束流相撞，從而使對撞總能量達到7萬億電子伏特。新獲得的成果刷新了該中心2009年11月底創下的總能量達2.36萬億電子伏特的質子束流對撞紀錄。
首次對撞成功後，大型強子對撞機上的CMS探測器能立即探測到對撞的發生，並能製作出在7 萬億電子伏特對撞時所產生的質子束流穿越CMS探測器所留下的影像。對撞的資料將由歐洲核子研究中心的大型電腦群儲存並初步處理後，分送給世界各地參與合作的物理學家分析研究。
據悉，實現7萬億電子伏特能量的質子束流對撞之後，大型強子對撞機將持續運行18至24個月，其間在2010年底將有短暫技術停運。
歐洲大型強子對撞機是目前世界上最大的粒子加速器，為研究宇宙起源和各種基本粒子的特性和相互作用提供迄今最強有力的工具。科學家希望通過在對撞機內實現極高能量的粒子對撞，不僅模擬出與宇宙大爆炸後最初狀態類似的環境，而且進行其他物理學重要課題研究。
2008 年9月正式啟動幾天後，該設備就因氦洩漏事故而被迫停止運行，歷時14個月、花費4000萬美元才得以修復。30日上午，歐洲大型強子對撞機開始實施質子束流對撞試驗時，由於出現一系列故障，對撞推遲了幾個小時實施。
上月末歐洲大型強子對撞機進行了迄今能級最高的對撞實驗，儘管物理學家一再解釋對撞機的對撞實驗足夠安全，但對於其可能產生的迷你黑洞恐怕大眾知之甚少。近日美國物理學家組織網撰文揭秘對撞機對撞實驗可能產生的迷你黑洞。
在電影和科幻小說中，黑洞可以捕獲粗心大意的飛船和行星，吞噬整個星系，或者為宇宙的其他部分提供入口。在這些描述的啟示下，物理學家們研製出大型強子對撞機(LHC)，終於有了一個強大到可以製造“迷你”黑洞的機器----儘管有些人對此感到恐慌。
然而我們真正對黑洞瞭解多少？“迷你”黑洞與潛伏在太空中的大型黑洞有何不同？牛津大學物理系的奇戴姆·艾瑟威爾解釋說：“最簡單的黑洞是中心有奇點，而且被‘黑洞表面(Event Horizon)’環繞的天體。一旦有東西與黑洞之間的距離小於‘黑洞表面’的半徑，它就會被黑洞吸進去，再也無法逃逸出去，即使光也無法逃出黑洞的魔爪，因此美國物理學家約翰·阿奇巴德·惠勒在1967年把這些天體命名為‘黑洞’。”
太陽和黑洞產生的黑洞原來是品質(能量)：品質被塞進一個球體，這個球體的半徑與“施瓦氏半徑”(Schwarzschild radius)相等，就形成黑洞。施瓦氏半徑是引力導致一個特定密度的天體自行坍塌的臨界點。奇戴姆告訴我說：“事實上施瓦氏半徑與塞進去的物體的總品質和引力的強度成正比。例如，為了在我們的地球外形成黑洞，你必須把它塞進一個體積大約只有一個彈子(半徑8.9毫米)那麼大的球體裏。相比之下，太陽的施瓦氏半徑大約是3公里。”如果我們用黑洞代替我們的太陽，會出現什麼情況呢？
奇戴姆說：“如果我們用相同品質的黑洞取代我們的太陽，我們的太陽系不會有太大改變。地球會繼續保持在現在的軌道裏，因為黑洞產生的引力可能跟太陽產生的引力正好相同。不過整個太陽系會變的比現在暗一些，冷一些。”但是奇戴姆對黑洞的興趣並非只是建立在理論之上，作為粒子物理學家，她將在大型強子對撞機的撞擊過程中，尋找“迷你”黑洞的跡象。
瞭解量子引力效應
奇戴姆表示：“2003年，作為粒子物理學家的我對黑洞產生興趣，因為更多維的模型預示，高能宇宙射線甚至粒子加速器裏都有可能產生黑洞。如果我們真能生成這種物體，我們將能通過試驗，更好地瞭解量子引力效應。”她希望通過研究黑洞，可以得出一個公式化的量子引力理論：把愛因斯坦的廣義相對論(從宏觀上描述了引力)與量子力學(從微觀角度描述了物理學)嫁接在一起。
大型強子對撞機是質子與質子相撞。這些質子由更小的成分構成，即所謂的“部分子”，事實上它們才是大型強子對撞機裏正在相撞的粒子。大型強子對撞機裏的兩個相撞質子(例如誇克和膠子)的施瓦氏半徑，至少比普朗克長度(Planck length)小15個等級。普朗克長度是可以在常規宇宙中獲得的物體的最小間距或大小。
奇戴姆評論說：“這意味著在常規物理模型中，兩個質子相撞根本不會產生黑洞。然而有模型稱，在非常小的距離內引力會變得異常大。如果這種猜測屬實，大型強子對撞機裏兩個相撞質子的施瓦氏半徑會變的足夠大，因此兩個質子彼此穿過對方並非沒有可能。如果真是這樣，我們或許可以生成一個微型黑洞。”
誰會擔心迷你黑洞
這些小型黑洞是什麼樣的？我們應該擔心它們嗎？奇戴姆告訴我說：“據斯蒂芬·霍金說，事實上它們不會那麼黑暗。隨著黑色天體不斷輻射波譜，它們最終會消失。它們的消失速度與黑洞的品質成反比。龐大黑洞的品質非常大，它們的消失速度可以忽略不計。與之相比，迷你黑洞非常熱：熱得令人難以置信。我們太陽的核心大約有1500萬開氏溫標，然而它要想趕上迷你黑洞的溫度，你必須再在這個數字後面添加42個零。這種令人難以置信的高溫意味著迷你黑洞會很快消失在它們周圍溫度更低的太空裏。它們的潛在壽命大約是一億分之一秒的一千的九次方分之一。因此它們產生後會在刹那間消失不見。”
如果它們果真出現了，它們會立刻變成很多小粒子，利用ATLAS探測器可以發現它們。奇戴姆說：“這些粒子將擁有非常驚人的特徵。儲存在探測器裏的總能量大約是幾兆電子伏特，終態粒子的數量會非常大。利用其他新物理學幾乎無法類比黑洞的特徵，如果它們果真產生了，我們就不會錯過它們。”
歐洲大型強子對撞機的緊湊型μ子螺旋型磁譜儀
對撞事件如標準模型預期的那樣進行。這種事件是尋找迷你黑洞的背景
2010年12月21日
歐洲核子研究中心(CERN)大型強子對撞機CMS探測器任務團隊完成了對高能質子撞擊產生的迷你黑洞的搜尋工作。但是，科學家迄今並未發現迷你黑洞產生證據，而對撞實驗產生多種理論模式預測的品質為3.5至4.5萬億電子伏特(1012電子伏特)黑洞的可能性已被排除。
據科學家預測，迷你黑洞存在於某些理論模式中，這些理論模式通過假設三維空間之外還存在額外“捲曲”維度，試圖將量子力學和相對論這物理學的兩 大理論統一起來。這種理論預測，在大型強子對撞機高能運行狀態下，粒子之間或能近距離撞擊，從而對這些假定額外維度變得足夠敏感。
這種情況下，相撞的粒子以類似于電磁力、強力和弱力等宇宙中其他三種基本作用力的強度發生引力相互作用。接著，兩個撞到一起的粒子可能會形成迷你黑洞。如果確如理論預測的那樣，迷你黑洞會瞬間消失，產生由正常物質的亞原子粒子構成的與眾不同的噴射物。在圍繞大型強子對撞機對撞點設置的高精度 CMS探測器內，可以觀測到黑洞從誕生到消失的整個過程。
CMS探測器一直在尋找大型強子對撞機2010年以7萬億電子伏特(TeV)的質心能量運行期間所有質子對撞產生的此類事件。然而，科學家並未發現迷你黑洞的實驗證據。這種非觀測結果就排除了品質高達3.5至4.5萬億電子伏特的迷你黑洞的存在，而這個能量範圍是假設額外維度存在的一系列理論模型的基礎。
CMS探測器實驗結果刊登在最新一期的《物理快報B輯》雜誌上。經過短暫技術維護，大型強子對撞機將于2011年初重新啟動，屆時，CMS探測器任務團隊將努力獲取更多的資料。
2011年03月03日
歐洲大型強子對撞機專案科學家近日表示，他們有望到2012年底發現“上帝粒子”-希格斯玻色子。研究人員認為，如果大型強子對撞機在這一階段運轉中仍然無法找到希格斯玻色子存在的證據，那麼科學家將有必要改變他們對現有物理學定律的認識。
據研究人員介紹，希格斯玻色子可以用來解釋為什麼其他粒子擁有品質等問題，然而科學家們至今未能發現它。大型強子對撞機位於法國和瑞士邊境地下一個大約27公里長的環形隧道內，它通過讓運行於其中的質子以接近光速的速度相碰撞，從而試圖揭開宇宙的奧秘。
美國阿貢國家實驗室科學家湯姆-萊坎普特教授也參與了大型強子對撞機的研究。萊坎普特認為，“在未來兩年內，我們將有望發現希格斯玻色子。”在經歷了冬季關閉期後，大型強子對撞機現已重新開始啟動，它的運轉將帶來更多驚人的科學發現，或許可以打破目前人們對於宇宙究竟是如何形成的這個問題的固有看法。
目前，最普遍接受的粒子物理學理論認為，希格斯玻色子應該是存在的。因此，發現希格斯玻色子是當前大型強子對撞機的主要目標之一。科學家們認為，如果大型強子對撞機在兩年內仍然不能探測到希格斯玻色子，那他們將改變目前的看法，也許希格斯玻色子並不存在，或者至少並不像標準模型所要求的那種形態存在。標準模型就是設計用來解釋基本粒子行為的框架。
萊坎普特認為，“希格斯玻色子就是眾多模型中的一種，它是我們喜愛的一種模型。也許我們已經發現的並不是希格斯玻色子本身。可能存在多種希格斯玻色子，或者存在某種與希格斯玻色子完全不同的事物，但卻以完全不同的方式完成同樣的工作。”在萊坎普特看來，未發現希格斯玻色子可能比發現它更振奮人心，因為這樣可能會讓科學家們去修正和改進目前的亞原子物理學理論。萊坎普特表示，“如果兩年內我們仍然無法發現希格斯玻色子，那就意味著事情並非如同我們想像的那樣。或許發現過程本身還需要修正，或者某些間接證據為我們指錯了方向。”
科學家聲稱大型強子對撞機有望兩年內發現上帝粒子
2011年03月22日
據英國《每日郵報》報導，長期以來，時空旅行一直是科幻小說中的話題，但最近科學家們宣稱，或許這並非不可實現。並且他們還堅信，位於瑞士日內瓦附近地下長達17英里(約27公里)的大型強子對撞機是實現這一夢想的關鍵。
根據這一理論，這台全球最強大的粒子對撞機應當可以在生成一種“希格斯單線”(Higgs singlet)，這是一種奇特的粒子，實際上它能產生於撞擊發生之前。
這可能會讓讀者頭腦混亂，確實。簡單而言，科學家們認為這種粒子來自另一個時空維度。不過這樣做可能還存在一些困難。
首先，科學家們甚至還不能確定這種粒子是否真的存在，或者大型強子對撞機是否真的能夠產生這種粒子。
這種所謂的希格斯單線粒子和另一種粒子關係密切，那就是“希格斯玻色子”( Higgs boson)。而這種粒子同樣尚未被找到。這種粒子在物理學界被稱為“上帝粒子”，因為科學家們認為它對於宇宙在大爆炸後的形成演化起著關鍵性的作用。
根據報導，科學家們認為，找到希格斯單線粒子的最大意義就在於，它將幫助人們實現向過去或未來的時空發送資訊的目的。 “我們的理論看起來確實很瘋狂，但是它並沒有違反任何的理論或實驗物理規律，”來自美國范德堡大學的物理學家湯姆•威勒(Tom Weiler)說。
在一篇刊載於arxiv.org網站的論文中，威勒和合作者胡趙曼(Chui Man Ho)提出，如果能在大型強子對撞機實驗中成功找到希格斯玻色子，那麼希格斯單線粒子應當會同時被找到。
為了證明他們的理論，他們必須利用對撞機設備找到希格斯單線粒子以及它的衰變產物同時出現的證據。如果這一現象存在，那就能證明這種粒子確實是“穿越時空”的，來自另一個維度，它能在撞擊產生它之前便存在。
這種允許希格斯單線粒子能在時空中自由進退的理論稱為“M理論”。根據這種理論，我們存在於一個四維的“膜”之中，這其中包括3個空間維度和一個時間維度。這個膜漂浮於一個擁有10或11個維度的宇宙之中。我們所知道的所有力和粒子都存在於這個4維的膜上。但專家認為希格斯單線粒子不同，它也因此能進出其他的膜。
威勒說：“用這種方法進行時空旅行最具吸引力的一點在於它避免了所有的佯謬現象出現。因為時空旅行被限定於這樣數種粒子，因此打個比方，一個人不能穿越時空回到過去，然後在他父母生下他之前殺死他們。”然而，如果科學家們能夠做到控制希格斯單線粒子的產生，那麼他們就有可能做到向過去或未來的時空發送資訊。
去年12月，大型強子對撞機成功重現了“原始湯”，即宇宙大爆炸後一瞬間的物理狀態。根據大爆炸理論，人們認為在宇宙137億年前新生的最初一瞬間，超高溫的“誇克-膠子等離子體”構成了整個宇宙。
借助這一強大的設備，人類第一次實現了對這兩種基本粒子軌跡的清晰追蹤，並首次觀察到一種被稱為“噴注淬火效應”(jet quenching)的現象。這將有助於物理學家們加深對物質如何形成恒星、行星和地球上的生命萬物的理解。
在那一次的實驗中，科學家們讓兩束鉛離子實現超高速對撞，在一瞬間產生相當於太陽核心溫度50萬倍的超高溫。
科學家們希望借助大型強子對撞機能找到神秘的希格斯單線粒子
大型強子對撞機示意圖
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