歐洲核子研究中心大型強子對撞機是世界上最強大的粒子加速器，2012年發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子，大型強子對撞機（LHC）歷經(jīng)3年的維護和升級后再度重啟。
大型強子對撞機的工作原理是將原子粉碎，再將它們分離，尋找存在其中的亞原子粒子，觀察亞原子粒子是如何相互作用的。2019年，歐洲核子研究組織（CERN）關(guān)閉了大型強子對撞機，進行維修升級，提高儀器的靈敏度，使其更好地完成任務。
這將使研究人員以更高分辨率觀察原子內(nèi)部——每秒捕獲數(shù)據(jù)3000萬次，啟動長度27公里的對撞機環(huán)狀隧道是一個復雜過程，要求一切像“管弦樂隊一樣”完美協(xié)調(diào)工作，特別是受新冠疫情的特殊時期。
負責大型強子對撞機控制室操作的任德·斯特恩伯格（Rende Steerenberg）解釋稱，這不是簡單地按下一個按鈕，操作時會有緊張感和神經(jīng)過敏，畢竟?jié)撛谥S多故障因素，例如：隧道里的障礙物和磁鐵等問題。
目前粒子物理學家希望升級大型強子對撞機之后能有助于發(fā)現(xiàn)一種新的基本自然力，在四種基本自然力（引力、電磁力、強力和弱力）之外的一種新自然力，并有助于解釋宇宙謎團。
研究人員稱，另一個希望是，重啟大型強子對撞機將有助于尋找神秘的暗物質(zhì)，暗物質(zhì)是宇宙非可見物質(zhì)，構(gòu)成了已知宇宙的大部分。
盡管大型強子對撞機已重新啟動，但研究人員仍面臨著潛在威脅，其中包括：隧道中可能存在障礙物，由于大型強子對撞機的8個組成部分現(xiàn)已被冷卻至1.9開氏溫度（相當于零下271攝氏度），容易導致材料收縮變形。同時，在大型強子對撞機隧道中，利用數(shù)千塊磁鐵將數(shù)十億粒子集中在緊密的質(zhì)子束難度較大。
斯特恩伯格稱，大型強子對撞機的工作方式有點像“管弦樂器”，為了確保質(zhì)子束在隧道中穿行，所有磁鐵必須在正確時間發(fā)揮正確作用，完成正確的任務。 4月22日，粒子自2018年12月以來首次穿過27公里長的對撞機環(huán)狀隧道，然而，大型強子對撞機需要6-8周才能達到全速，那時點質(zhì)子碰撞將再次出現(xiàn)。
歐洲核子研究中心質(zhì)子束部主任羅德里·瓊斯（Rhodri Jones）說：“這些質(zhì)子束以注入能量的方式循環(huán)，并包含相對少量的質(zhì)子，高強度、高能量碰撞還需要幾個月的時間，但首個質(zhì)子束釋放代表著科學家經(jīng)歷長期封閉的艱辛努力后，大型強子對撞機成功重啟?！?/p>
2010-2013年，歐洲核子研究中心研究人員觀測到的大型強子對撞實驗證明了長期尋找希格斯玻色子的存在，以及與希格斯玻色子相連的能量場，科學家認為該粒子對137億年前大爆炸后宇宙誕生過程至關(guān)重要。
然而，粒子物理學家仍有許多未解謎團需要探索發(fā)現(xiàn)，最新升級大型強子對撞機將比以往任何時候更深入地觀察隱藏的量子領(lǐng)域。同時，通過理解暗物質(zhì)，還可能有助于發(fā)現(xiàn)更多的宇宙秘密。
宇宙中的暗物質(zhì)被認為是普通物質(zhì)的5倍，但不吸收、反射和釋放光，迄今為止科學家仍未探索到暗物質(zhì)存在的確鑿證據(jù)。斯特恩伯格說：“我們將大幅增加粒子碰撞次數(shù)，從而也將增大獲得新發(fā)現(xiàn)的可能性，目前大型強子對撞機將處于操作狀態(tài)，2025-2027年將再次關(guān)閉?！?/p>
據(jù)悉，2008年9月10日，大型強子對撞機首次投入使用，盡管有一些小故障，但它獲得的發(fā)現(xiàn)都符合標準模型，這是粒子物理學的主導理論，是20世紀70年代發(fā)展起來的，但該理論并不完善，未能解釋物理學的某些方面。大型強子對撞機收集的數(shù)據(jù)表明，粒子行為方式是標準模型無法解釋的，標準模型也無法解釋暗物質(zhì)的存在。
2021年初，科學家利用大型強子對撞機進行了被稱為“美夸克”的粒子衰變實驗，結(jié)果顯示“美夸克”粒子衰變成μ介子的頻率比預測的低15%。這表明宇宙中有一個未知的因素發(fā)揮作用，許多人懷疑這是一種新的力量，研究小組計劃在改進后的大型強子對撞機上使用更加靈敏的設備再次實驗。
大多數(shù)物理學家認為，一定會有更多的宇宙元素亟待發(fā)現(xiàn)，而一種稱為“美夸克”的基本粒子倍受科學家關(guān)注，它們或?qū)⑻峁┛赡艽嬖谄渌钪娉煞值闹匾€索。美夸克，也被稱為底夸克，夸克分為六種類型：上夸克（u）、下夸克（d）、奇夸克（s）、粲夸克（c）、底（夸克b）、頂夸克（t）。美夸克較不穩(wěn)定，其衰變方式可能會受到其他基本粒子或者力存在的強烈影響。
負責該項實驗的英國倫敦帝國理工學院粒子物理學家米特什·帕特爾（Mitesh Patel）博士說：“如果我們證實了這一點，這將是一場從未見過的革命，肯定是我們有生之年的重大科學發(fā)現(xiàn)！”（葉傾城）
