CERN科學家揭密「MATHUSLA」計畫：LHC升級版有望解開新物理之謎

歐洲核子研究組織（CERN）的物理學家們正緊鑼密鼓地籌備一項重大升級計畫——「MATHUSLA」。這個全新設計的偵測器將安裝在大型強子對撞機（LHC）旁，專門用來捕捉「長壽命粒子」，有望為人類開啟探索新物理的大門。

位於瑞士與法國邊境的LHC，是當今全球最強大的粒子加速器。十年前建造時，科學家們賦予它兩大使命：首先是驗證1960年代就預測存在的「上帝粒子」希格斯玻色子；其次是尋找可能超越「標準模型」的新粒子。2012年，LHC成功發現希格斯玻色子，圓滿達成第一個目標，但至今仍未找到任何超越標準模型的證據。

這樣的結果其實具有雙重意義。一方面，持續的「零發現」幫助科學家排除了許多錯誤理論，讓研究方向更加明確；但另一方面，缺乏突破性發現也讓現代粒子物理學陷入迷霧，難以判斷哪些假說值得繼續探索。

問題的關鍵在於LHC的設計限制。這臺巨型機器擅長偵測帶電且壽命極短的粒子，但對於一類特殊的「長壽命中性粒子」卻存在盲區。這些粒子可能每天都在LHC中產生，卻悄無聲息地穿過兩大主要偵測器，讓科學家錯失發現新物理的良機。

早在LHC開始運作不久，科學家們就意識到這個問題。經過多年籌劃，代號「MATHUSLA」的專用偵測器計畫終於進入最後設計階段。這個名稱源自《聖經》中活了969歲的瑪土撒拉，全稱為「超穩定中性粒子大規模時間測量儀」。根據3月26日發表在arXiv預印本伺服器的報告，超過30位參與該計畫的科學家已完成最終設計。

MATHUSLA將是一個直徑40公尺的巨型腔室，內部僅填充空氣，四周佈滿精密偵測器。它會被安置在距離LHC主束流約100公尺處，中間以土石隔開。在粒子物理學中，「長壽命」是個相對概念——這些神秘粒子的壽命可能僅有數百奈秒，但相較於LHC目前研究的絕大多數粒子，這已堪稱「長壽」。

如果一切順利，MATHUSLA將靜候這些長壽命粒子進入腔室。當它們衰變成其他粒子時，周圍的感測器就能捕捉到特有的訊號。這些發現不僅能幫助科學家更深入理解希格斯玻色子的性質，還可能解釋「為什麼重力如此微弱」這個百年謎題，甚至揭開佔宇宙物質85%的暗物質之謎。

面對如此令人振奮的研究前景，科學家們只希望：建造MATHUSLA所需的時間，可千萬別像它的命名典故那樣長達900年！