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2008年10月21日，欧洲核子研究中心行政部门确实坚持了一部分初始计划。那一天，我加入了有1500名物理学家与不少世界领袖出席的大型强子对撞机正式开幕典礼。它原本被计划得很好，但没有人能事先料到那次发生在几周之前的惨痛事件。开幕典礼当天有演讲、有音乐、有欧洲文化中不可或缺的美食。即便时辰未到，它也是令人愉快而多姿多彩的。尽管大家都还在忧心9月份的事件，然而心中却仍然充满了希望，期盼着这些实验能够阐明围绕着质量的某些谜题、引力为何如此之弱的原因、暗物质的本质，以及自然中基本作用力的性质。
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即便欧洲核子研究中心的很多科学家都对那次事件感到非常不开心，然而我却认为这次庆典更倾向于是对这次国际合作凯旋而归的一种期待。那次事件并没有什么发现，却让人们意识到了大型强子对撞机与参与到其制造过程中那些国家的热情所具有的潜力。有一些演讲确实鼓舞人心。法国总理弗朗索瓦·菲永（Francois Fillon）讨论了基础研究的重要性，以及为何世界金融危机不应该拖延科学进展的脚步。瑞士总统帕斯卡尔·库什潘（Pascal Couchepin）讨论了公共服务的功绩。葡萄牙科技与高等教育部部长马里亚诺·伽戈（Jose Mariano Gago）教授讨论了如何在官僚作风盛行的今天重视科学，以及稳定开创重大科学项目的重要性。许多外国伙伴都是在这场庆典上首次访问欧洲核子研究中心的。在庆典中一直坐在我邻座的那个人在日内瓦为欧盟工作，但从未踏足欧洲核子研究中心一步。看到了这场盛会之后，他满怀热情地告诉我，他很快就会和同事、朋友们重返这里。
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2009年11月：姗姗来迟的胜利
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大型强子对撞机最终于2009年11月20日重新联机，这是一条爆炸性的新闻。不仅因为质子束在一年之后首次环行，还因为在几天之后，它们会实现对撞，创造出最终将进入实验仪器的粒子喷雾。埃文斯充满热情地描述了大型强子对撞机是如何比预期还好地运行的。从他的话语中我感受到了鼓舞，但也感觉到了一丝惊讶，毕竟他要为整个机器的成功运行负责。那时我尚未能理解的是所有环节都组合在一起的速度有多快，这都要得益于在过去的机器上所积累的经验。
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紧凑μ子线圈的一名意大利实验员毛里西奥·皮耶里尼（Maurizio Pierini）向我解释了埃文斯的话意味着什么。在同一隧道进行的大型正负电子对撞机中电子与正电子束的测试，曾经在20世纪80年代花费了25天，而现在不到一个星期的时间就完成了。
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质子束非常精准、稳定。它们排成一列，只有少数丢失。光学检测正常，稳定性测试正常，重组过程正常。实际的质子束与计算机程序计算出的结果精确地契合了。
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事实上，当实验者们于星期日下午5点（仅在新质子束开始环行之后几天）被告知，对撞就在次日进行时，他们无比惊讶。他们本以为在第一次质子束运行结束后，还需要更长时间才能开始进行真正的对撞，而后者才是他们需要记录与测量的实验过程。这是实验者们第一次有机会应用真正的质子束测试他们的实验仪器，而不是使用他们在等待机器运行过程中一直应用的宇宙射线。这条简短的通知意味着，他们必须快速调整自己的计算机触发器，以让计算机弄清要记录哪次对撞过程。毛里西奥描述了他们所有人的焦虑感，因为他们不想错过这次机会。在Tevatron上，第一次测试就被一次粒子束与读数系统的共振毁掉了。大家都不希望这种事情再次发生。当然，除了不安感之外，在所有参与者中，一股巨大的兴奋之情也在流传开来。
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11月23日，大型强子对撞机终于开始了第一次对撞实验。数以百万计的质子以注入能量900GeV发生对撞。这意味着，在多年的等待之后，实验者们终于开始收集数据，即记录下大型强子对撞机加速环中首次质子对撞的结果。来自ALICE（某个小型实验仪器）的科学家们甚至在11月28日提交了一份尚未正式发表的论文的预印本。
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不久之后，在一次适当的加速过程之后，质子束达到了1.18TeV的能标，这是环行质子束具有过的最高能标。仅在大型强子对撞机首次对撞的一周之后，即11月30日，这些更高能标的质子对撞了。净质心能量为2.36TeV，达到了有史以来最高的能标，打破了费米实验室8年以来的纪录。
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三个大型强子对撞机实验仪器记录了质子束对撞，在接下来的数周中，这样的对撞进行了成千上万次。这些对撞的结果不会被用来发现新的物理理论，而是被用来检验实验仪器是否运行（它们难以置信地好用），以及被用来研究标准模型的背景——即便它不会指出任何新事物，也可能与真正的发现之间存在潜在的作用。
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实验物理学家到处宣扬他们对大型强子对撞机所达到能标的满意。令人注目的是，大型强子对撞机是在千钧一发之际做了这一切——按照计划，机器应该在12月中旬到次年3月之间的冬日停机，如果12月不能进行实验，就要拖延好几个月。来自圣塔芭芭拉大学、为大型强子对撞机工作的杰夫·里奇曼（Jeff Richman）在一次我们都出席的以暗物质为主题的会议上，高兴地与我们分享了这一点，因为我们都与费米实验室的物理学家打了赌：大型强子对撞机到底能不能在2009年之前超越费米实验室Tevatron达到过的能标？他兴奋的举止宣示了这场赌局的胜利。
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2009年12月18日，在大型强子对撞机首次试运行结束之后的停机阶段，兴奋的浪潮暂时停歇了一阵子。埃文斯以在2010年大幅提高能标的承诺总结了他的演讲。他在当时于2010年年底把能标提升到7TeV，这是前所未有的剧增。他对此自信而充满热情——当机器回到人们的视野中，并达到如此高的能标时，埃文斯的表现合情合理。在一系列跌宕起伏之后，大型强子对撞机终于按照计划运行了（图9-2是一个简略时间表）。大型强子对撞机当时计划将在2012年以7TeV或者更高的能标运行，之后再停机至少一年，以为再度提高能标、尽可能地接近大型强子对撞机14TeV的目标能标做准备。在接下来的运行中，大型强子对撞机也将试图提高质子束的光度，以增加对撞的总数量。
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2009年，大型强子对撞机回归人们视野之后，实验与机器本身的运作便一直顺利地进行着。埃文斯最近一次讲话的内容还在听众的脑海中回响着：
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建造大型强子对撞机的冒险历程已经到此为止了。现在，让我们走进发现物理新世界的冒险旅程吧！
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图9-2 该图简要介绍了大型强子对撞机的“发展史”。
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叩响天堂之门：宇宙探索的历程 [:1700950065]
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叩响天堂之门：宇宙探索的历程
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很长一段时间以来，物理学家们都在等待着大型强子对撞机的开机运行。这些数据对科学进程而言十分重要，粒子物理学家们已经对高能情形下的实验数据求知若渴了。我们尚不知道隐藏在标准模型之下的各种假设中到底哪一个是正确的，而大型强子对撞机将提供这个答案。在这本书揭示一些有趣的可能性之前，接下来的几章中我们将绕路而行，以考虑一些有关风险与不确定性的重要问题，这些问题对理解如何解释大型强子对撞机的实验研究，以及一些有关现实世界主题的问题都是十分重要的。这场征程将从大型强子对撞机产生的黑洞，以及它们是如何收获大众杞人忧天般的关注开始。
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担心世界毁灭的人们
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物理学家们正在考虑大型强子对撞机最终可能发现事物的多种可能性。20世纪90年代，理论物理学家和实验物理学家们首次对某个新发现的，粒子物理学与引力本身都能在其中得以修正，并能在大型强子对撞机的能标上预测新现象的研究方向感到兴奋。这些理论中一个有趣的潜在推论激起了人们很大的兴趣，物理学领域之外的人对其兴趣尤甚，即微观低能黑洞存在的可能性。如果额外维度的观点确实正确，比如我与拉曼·桑卓姆（Raman Sundrum）提出的那套理论，这种额外维度的微型黑洞也许真的可能产生。物理学家们乐观地预测，这种黑洞（如果被创造出来）可以为引力修正理论提供合理的证据。
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并非所有人都对这种可能性抱有热情。在美国与其他地方的某些人担心，可能产生的黑洞会吞噬地球上的一切事物。我经常在许多公开演讲中被问及这种潜在的情景。在我解释了为何这种想法是杞人忧天之后，大多数的提问者都对我的回答十分满意。然而，并非每一个人都有机会聆听整个故事。
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