物理学家正在敲定 MATHUSLA 的计划，这是 CERN 大型强子对撞机的一个强大的新增功能，它将检测长寿命粒子，并可能为新物理学打开大门。

瑞士大型强子对撞机上的 ATLAS 粒子探测器的照片。 （图片来源：EThamPhoto 来自 Getty Images）

世界上最大的原子粉碎机可能会得到升级。

大型强子对撞机 （LHC） 位于瑞士和法国边境的 CERN 实验室，建于十多年前，有两个目标。首先，确定希格斯玻色子的存在，希格斯玻色子是粒子物理学标准模型的基石粒子，早在 1960 年代就已经预测了;其次，找到任何新的粒子，尤其是那些可以验证标准模型之外物理理论的众多竞争对手之一的粒子。

但是，尽管 LHC 在希格斯方面被证明是成功的，其存在于 2012 年被 CERN 科学家证实，但原子粉碎机在新粒子方面也是失败的。尽管进行了十多年的搜索，但对撞机没有发现除标准模型之外的任何物理痕迹。

找不到新粒子并不完全是一件坏事。持续的负面结果反驳了许多替代模型，这意味着至少科学家知道哪些想法是坏的，不再值得研究。但缺乏积极的结果也使现代粒子物理学一无所知，几乎没有关于哪些假设想法可能仍然值得追求的线索。

LHC 在看到亚原子粒子方面很强大，但确实有一个盲点。它在设计时考虑了某些假设的粒子，尤其是那些带电且寿命不长的粒子。还有一类假想粒子，被称为长寿命中性粒子，可以在不通知的情况下从 LHC 的两个主要探测器中溜走。所以这台巨大的机器可能每天都在揭示新的物理学，但这些粒子是无法检测到的。

LHC 的原始设计者并没有忘记这一事实。对撞机开始运行后不久，一个团队聚集在一起设计了一个附加探测器来寻找长寿命的粒子。根据3月26日发表在预印本服务器arXiv上的一份报告，这个探测器被称为MATHUSLA，以据说活了900多年的圣经人物玛土撒拉的名字命名，代表超稳定neutraL pArticles的MAssive Timing Hodoscope，目前正处于最后的设计阶段。

如果资金按计划进行，该团队希望今年开始建设。

显示了 MATHUSLA 探测器在 CERN 的拟议位置。（图片来源：CERN）

MATHUSLA 将由一个 130 英尺（40 米）宽的巨大腔室组成，里面只充满了空气，周围环绕着成排的探测器。它将放置在距离主对撞梁约 330 英尺（100 m）的地方，泥土和岩石填满了两者之间的空间。

在粒子物理学中，“长寿”是一个相对术语。在这种情况下，许多假设粒子的寿命约为几百纳秒——与目前 LHC 正在研究的绝大多数粒子相比，这是一个永恒的寿命。

如果 MATHULSA 工作正常，附加检测器将等待这些长寿命粒子之一进入主室。在那里，它会衰变成其他粒子的雨，成排的传感器会寻找它们的明显光芒。

长寿命粒子可以让物理学家深入了解希格斯玻色子的细节性质，可能是希格斯玻色子的伴侣，并解释为什么引力如此微弱。它们甚至可能有助于揭示暗物质的身份——据预测，暗物质约占宇宙中所有物质的 85%，但科学在很大程度上仍然未知。

鉴于如此令人兴奋的结果可能触手可及，我们只希望我们不必等待 900 年才能建造 MATHUSLA。