十年了！自启动运行以来，已有十年之久，大型强子对撞机（LHC）是人类有史以来建造的最复杂机器之一。LHC是世界上最大的粒子加速器，埋设在法国和瑞士乡间地下100米处，环形隧道周长达17英里。
2008年9月10日，氢原子的核心——质子首次在LHC加速器中循环运行。然而，兴奋并未持续太久：9月22日发生了一起事故，损坏了LHC六千多块磁体中的50多块，而这些磁体对于维持质子沿环形轨道运行至关重要。维修耗时一年多，但到2010年3月，LHC开始让质子发生碰撞。LHC是欧洲核子研究中心（CERN）这座欧洲粒子物理实验室的璀璨明珠。该实验室成立于第二次世界大战后，旨在团结战火蹂躏下的欧洲，并重建科学事业。如今，来自六大洲、100个国家的科学家在那里开展实验。
你可能想知道LHC是做什么的，以及它为何如此重要。这些问题问得好。LHC让两束质子迎头相撞，碰撞能量达到实验室有史以来的最高水平。沿着17英里长的环形隧道分布着六个实验站，它们利用建在地下洞室中的大型探测器研究碰撞结果。这就是它做什么；那么为什么要这么做？目标是了解宇宙最基本构成单元的本质，以及它们如何相互作用。这是最基础层面的基础科学。
LHC没有让人失望。利用LHC取得的发现之一是人们长期寻觅的希格斯玻色子。1964年，科学家在尝试统一自然界两种基本力的理论时预言了它的存在。
我参与LHC六项实验之一——紧凑缪子线圈实验，该实验旨在发现希格斯玻色子，并寻找此前未知粒子或力的迹象。我所在的机构——佛罗里达州立大学——于1994年加入紧凑缪子线圈合作组。当时我还年轻，是另一所学校的研究生，在另一家实验室参与另一项实验。LHC的规划可追溯至1984年。LHC建造难度很大，造价高达100亿欧元，历时24年才建成。如今，我们正在庆祝LHC开始运行十周年。
LHC的发现
迄今为止，LHC最重大的发现是发现希格斯玻色子，时间是2012年7月4日。这项发现于CERN宣布，并且吸引了全球观众的目光。事实上，我和妻子通过网络直播，在客厅的大屏电视上观看了发布会。由于发布会在佛罗里达时间凌晨3点举行，我们之后去IHOP吃煎饼庆祝。
希格斯玻色子是我们所说的粒子物理学标准模型中最后一块缺失的拼图。该理论涵盖了所有已知的基本粒子——共17种——以及它们相互作用所涉及的四种力中的三种，但尚未纳入引力。标准模型是一套经过极其充分检验的理论。六位科学家中，有两位发展了标准模型中预言希格斯玻色子的那部分理论，他们于2013年获得诺贝尔奖。
人们经常问我：既然我们已经发现了希格斯玻色子，为什么还要继续开展实验，让质子彼此碰撞？难道还没完成吗？其实，我们仍有很多需要了解的东西。标准模型无法回答许多问题。例如，对星系和宇宙其他大尺度结构的研究表明，宇宙中的物质量远超我们观测到的部分。由于看不见它，我们称之为暗物质。迄今最常见的解释是，暗物质由一种未知粒子构成。物理学家希望LHC或许能产生这种神秘粒子并对其进行研究。那将是一项了不起的发现。
就在上周，ATLAS和紧凑缪子线圈合作组宣布，首次观测到希格斯玻色子衰变，也就是分裂成底夸克。希格斯玻色子可以通过许多不同方式衰变，有些罕见，有些常见。标准模型会预测每种衰变发生的频率。要全面检验该模型，我们需要观测到所有预言的衰变。我们最近的观测结果与标准模型相符，又一次印证了它的成功。
更多问题，更多答案即将到来
宇宙中还有许多其他谜题，我们可能需要新的物理学理论来解释这些现象，例如物质与反物质不对称，以解释为何宇宙中的物质多于反物质；又如层级问题，以理解引力为何远弱于其他力。
对我而言，寻找新的、尚无法解释的数据很重要，因为每当物理学家以为已经弄清一切时，大自然总会带来意外，让我们对世界有更深入的理解。
LHC继续检验粒子物理学标准模型。科学家喜欢理论与数据相符的情况，但通常在二者不符时，我们学到的更多。这意味着我们还没有完全理解正在发生什么。对我们许多人来说，这正是LHC未来的目标：发现我们尚不了解的事物的证据。有成千上万种理论预言了我们尚未观测到的新物理现象。哪些理论是对的？我们需要通过发现来判断它们是否正确。
CERN计划让LHC继续运行很长时间。我们正在规划对加速器和探测器进行升级，以使其运行至2035年。还不清楚我和LHC谁会先退休。十年前，我们焦急地等待第一束质子束流。如今，我们忙于研究大量数据，并期待出现意外发现，引领我们踏上新的道路。让我们期待接下来的20年。
