“現在物理學上應該再沒有什麼新的發現了，剩下的就是越來越精確的測量。”——開爾文勳爵
19世紀末，人類對物質結構的基本認識經歷了一場非凡的革命。以前我們認為物質是由元素週期表中100多種元素組成的，但是人們很快意識到，這些被認為是大自然中不可分割的部分（原子），本身是由更小的基本粒子組成的。
在單個原子中，首先發現了帶負電荷的電子。不久之後，人們發現了帶正電的原子核。緊接著又發現了質子和中子這兩個稱為重子的複合粒子，它們本身是由更基本的粒子（夸克和膠子）組成。
時至今日，我們發現我們所知道的所有物質都是由一堆真正不可分割的粒子組成的：
- 六個夸克和六個反夸克，各有三種顏色，
- 三個帶電的輕子和三個中性的輕子（中微子），以及它們相應的反粒子，
- 8個膠子，傳遞強核力，
- 傳遞電磁力的光子，
- w和z玻色子，傳遞弱核力，
- 希格斯玻色子（Higgs boson）是一種單獨的大質量粒子，為所有基本粒子提供靜止質量。
上圖為目前已知的基本粒子和相互作用的標準模型，除了一些特殊的情況之外，它基本上描述了宇宙中已知的一切。這個特殊的情況包括引力，暗物質和暗能量的存在和性質，以及宇宙中物質反物質不對稱的起源，還有其他更深層次的對稱性問題。
除了以上這些未知以外，目前所掌握的標準模型可以說非常完美，也就是說，在我們做過的每一個實驗中，在我們觀察到的每一個結果中，這些粒子和力的預測，以及它們之間的相互作用，反應橫截面，振幅和衰減率完全一致。
你看，在基礎物理學中確實還存在一些無法解釋的現象，物理學家們目前只能寄希望於大型強子對撞機來獲得一些啟發並試圖解決這些問題，包括：
- 暗物質是由什麼構成的，也就是說暗物質是什麼粒子？目前我們的理論預測暗物質是可能是由一些只受引力作用的大質量冷粒子構成的。但並沒有發現這些粒子。
- 為什麼我們在弱相互作用中看到粒子的cp違反現象，而在強相互作用中看不到？這就是楊振寧發現的宇稱不守恆現象，目前我們只發現了3類中性介子在衰變的過程中違反了C對稱和CP對稱。
- 物質-反物質不對稱的本質是什麼？是什麼違反了重子數守恆？
- 為什麼這些基本粒子的質量（在1 MeV和180 GeV之間）比普朗克質量要小得多？普朗克質量為10^19 GeV！
如果我們只有目前的標準模型，那麼這些問題我們都無法找到答案。
但是面對這些問題我們並不是完全沒有頭緒，目前的標準模型對這些問題有很多的理論延伸和預測，這就為解決問題提供了一些希望。在我們設計的所有物理理論模型中，這些問題的解決方案都有兩個共同點：
- 理論表明，當我們創造出標準模型中大量不穩定的粒子時，我們將會發現這些粒子會以不同的方式發生衰變，並於標準模型對單獨一個粒子的預測不同。
- 這些理論都預測，只要在足夠高的能量下，我們將會創造出在標準模型中不存在的、新的基本粒子。
在標準模型之外的物理包括超對稱、額外維度、新粒子等等。這些都是目前理論的預測，但是這些超越標準模型的新物理預測需要我們通過實驗的角度去發現和探測。往往理論總是先於實驗，但目前的實驗對理論的驗證和檢測十分困難。
在大型強子對撞機中，這意味著標準模型預測衰變率的偏差需要在相關實驗的範圍內。如果標準模型預測，比方說，一個粒子應該衰變為：分支比為1.1 × 10^-6的τ輕子和分支比為1.8 × 10^-5的μ輕子，這意味著我們必須創造出至少數千萬個這樣的粒子，並精確地觀察它的衰變來進行測量。
如果我們“只”創造了1000萬個這樣的粒子，並且觀察到其中180個衰變為μ子，14個衰變為τ子，我們並不能斷定已經發現了標準模型之外的新物理；因為我們沒有足夠的統計數據。
在大型強子對撞機發現最終的基本粒子:希格斯玻色子和頂夸克的時候，我們對大量的碰撞事件進行了詳細的測量，並掌握了足夠的統計數據才認為這些粒子真的存在，所以發現新粒子是一件十分困難的事。
如果我們可以建造一個能量更高的粒子“工廠”，如果在更高能量下創造出更多的新粒子，我們就可以以更高的精度去測量這些粒子。這就是為什麼我們需要一個更加強大的對撞機：高能正負電子對撞機ILC（國際直線對撞機）。
但是我們在投入更大的資金去建造能量更高的對撞機之前，首先需要LHC發現這些非標準模型衰變或者新粒子存在的有力證據。
但是就目前來說，我們所擁有的超越標準模型的物質證據十分的薄弱，大型強子對撞機並沒有發現超越標準模型的新粒子的任何證據。
目前大型強子對撞機只發現了一個希格斯粒子，這說明要麼超對稱粒子不存在，要麼就是新粒子處在更高的能量之下。
如果在能量約為2-3tev以下沒有發現新的粒子，如果有新粒子存在，大型強子對撞機應該檢測到它們，那麼在對撞機能量達到100000000 TeV或更高之前，可能不會有新的發現。
即使我們在地球的赤道附近建造一個粒子加速器，達到我們人們目前技術所能達到的最大能量，也無法達到100000000 TeV這樣的能量。
可以毫不誇張地預測，在接下來的幾年裡，我們經常會看到這樣的報道標題：“我們已經發現了標準模型之外的粒子物理學的第一個跡象了嗎？”
如果答案是“不確定”的，那麼標準模型可能就是大型強子對撞機一生所能觸及到的所有粒子，它可能在未來已經無法在做出任何貢獻了。
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