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歐洲中部時間7月5日下午 4 點 47 分，當大型強子對撞機開啟所有子系統(tǒng)，開始記錄前所未有的13.6TeV能量的高能對撞時，歐洲核子研究中心控制中心爆發(fā)出陣陣掌聲，迎來了一個新的物理學(xué)季。這一成就的取得要歸功于操作人員，他們自4月重啟大型強子對撞機以來夜以繼日地工作，以確保這些具有更高強度光束和更高能量的對撞的順利開始。

經(jīng)過三年多的升級和維護工作，世界上最強大的粒子加速器--大型強子對撞機的實驗于7月5日開始了一個新的數(shù)據(jù)采集期。自4月以來，光束已經(jīng)在歐洲核子研究中心的加速器綜合體中循環(huán)，大型強子對撞機及其噴射器正在重新調(diào)試，以便用新的更高強度的光束和更高的能量進行操作。然而，現(xiàn)在大型強子對撞機操作人已經(jīng)宣布了 “穩(wěn)定的光束”，這一條件允許實驗開啟其所有子系統(tǒng)，并開始獲取將用于物理分析的數(shù)據(jù)。大型強子對撞機將在13.6TeV的創(chuàng)紀錄能量下晝夜運行近四年，提供比以往更高的精度和發(fā)現(xiàn)潛力。

“我們將把相互作用點的質(zhì)子束聚焦到小于10微米的光束大小，以提高碰撞率。與 Run 1中發(fā)現(xiàn)希格斯粒子的12個反向femtobarns 相比，現(xiàn)在在 Run 3 中我們將提供 280 個反向 femtobarns。這是一個顯著的增長，為新的發(fā)現(xiàn)鋪平了道路，”加速器和技術(shù)主任 Mike Lamont說。

大型強子對撞機的四個大型實驗對其數(shù)據(jù)讀出和選擇系統(tǒng)進行了重大升級，采用了新的探測器系統(tǒng)和計算基礎(chǔ)設(shè)施。這些變化將使他們能夠收集到明顯更大的數(shù)據(jù)樣本，數(shù)據(jù)的質(zhì)量比以前的運行要高。ATLAS和CMS探測器預(yù)計在 Run 3期間記錄的對撞次數(shù)將超過前兩次運行的總和。LHCb實驗進行了全面的改造，并希望將其數(shù)據(jù)采集率提高10倍，而ALICE的目標是將記錄的碰撞數(shù)量增加50倍。

隨著數(shù)據(jù)樣本的增加和更高的碰撞能量， Run 3將進一步擴大已經(jīng)非常多樣化的LHC物理學(xué)項目。實驗中的科學(xué)家們將以前所未有的精度和新的渠道來探測希格斯玻色子的性質(zhì)。他們可能會觀察到以前無法接觸到的過程，并將能夠提高許多已知過程的測量精度，以解決基本問題，如宇宙中物質(zhì)-反物質(zhì)不對稱的起源。科學(xué)家們將研究極端溫度和密度下的物質(zhì)特性，并且還將通過直接搜索或--間接地--通過對已知粒子特性的精確測量，尋找暗物質(zhì)和其他新現(xiàn)象的候選人。

“我們期待著對希格斯玻色子衰變?yōu)榈诙Ｗ樱ㄈ绂套樱┑臏y量。這將是希格斯玻色子傳奇中一個全新的結(jié)果，首次證實第二代粒子也通過希格斯機制獲得質(zhì)量，”歐洲核子研究中心的理論家Michelangelo Mangano說。

“我們將以前所未有的精度測量希格斯玻色子與物質(zhì)和力粒子的相互作用強度，我們將進一步搜索希格斯玻色子向暗物質(zhì)粒子的衰變，以及搜索額外的希格斯玻色子，”ATLAS合作的發(fā)言人Andreas Hoecker說?！澳壳斑€不清楚在自然界中實現(xiàn)的希格斯機制是否是僅有一個希格斯粒子的最小機制?！?/p>

一個密切關(guān)注的話題將是對一類罕見過程的研究，其中電子和它們的“表親”粒子--μ介子之間的意外差異被LHCb實驗在以前的LHC運行數(shù)據(jù)中研究出來。LHCb合作組織的發(fā)言人 Chris Parkes 說：“在Run 3期間用我們?nèi)碌奶綔y器獲得的數(shù)據(jù)將使我們能夠?qū)⒕忍岣邇杀叮⒋_認或排除可能的偏離輕子味道普遍性的情況。解釋LHCb觀察到的異常現(xiàn)象的理論通常也預(yù)測不同過程中的新效應(yīng)。這些將是ATLAS和CMS進行具體研究的目標?！盋MS合作的發(fā)言人Luca Malgeri說：“這種互補的方法至關(guān)重要；如果我們能夠以這種方式確認新的效應(yīng)，這將是粒子物理學(xué)的一個重大發(fā)現(xiàn)。”

重離子碰撞計劃將允許以前所未有的精度調(diào)查夸克-膠子等離子體態(tài)（QGP）--一種存在于大爆炸后最初10微秒的物質(zhì)狀態(tài)。ALICE合作的發(fā)言人Luciano Musa說：“我們期望從我們觀察到夸克-膠子等離子體的許多有趣特性的階段，進入到我們精確量化這些特性并將它們與它的組成成分的動力學(xué)聯(lián)系起來的階段。除了主要的運行之外，還將首次包括一個短時期的氧碰撞，目的是探索在小型碰撞系統(tǒng)中出現(xiàn)的類似QGP的效應(yīng)?！?/p>