看過影集《宅男行不行》（The Big Bang Theory）的應該都對於暗物質和位於瑞士的歐洲核子研究組織（CERN）相當熟悉。CERN 是世界上最大型的粒子物理實驗室，在歷經三年的維修升級後，歐洲核子研究組織終於再次啟動大型強子對撞機（LHC）。
重新開機的對撞機只花了幾天就超越了過去的紀錄，還一口氣發現了三種全新的亞原子粒子！分別是一種五夸克（pentaquark），以及兩種四夸克粒子（tetraquark）。未來，LHC 的相關研究是否能讓我們更接近暗物質的本質？
想知道宇宙秘密？那就撞撞看！
究竟什麼是暗物質呢？暗物質不會與電磁力產生作用，因此無法吸收、反射或是發出光，這種種特性，讓我們完全看不見它們。
然而，根據天文學家的推測，宇宙中約有 23% 是暗物質、73% 是暗能量，而其他所有行星、恆星、銀河、星系的物質加起來，也不過佔了宇宙的 4% 而已。
那麼，該如何了解暗物質相關的秘密？這時候，就需要 LHC 出馬了。加速器的原理在於，可以將粒子加速並相互碰撞，藉此來「撞」出新粒子。
2012 年，LHC 便是用這個原理「撞」出了被稱為「上帝粒子」希格斯波色子，並讓提出理論的科學家拿下了諾貝爾獎的殊榮。
裝備全面升級撞出新粒子！
那麼，這次新發現的五夸克和四夸克粒子又有何特別的呢？所謂夸克，是構成物質的基本粒子，而它們結合後，則可以形成其他粒子，比如說，兩個夸克能組成介子，三個夸克則能組成質子和中子。
早在 60 年代，科學家便預測到，在極少數的情況下，也會出現四夸克和五夸克粒子，然而，一直到近年大型強子對撞機和一些實驗出現，才終於能逐步驗證這些推論。在過去，我們雖然能夠檢測到夸克，也能測量它們的性質，卻無法參透它們究竟是如何結合在一起的。
停機的這三年中，LHC 全面升級磁導系統、縮小光束焦點，以便讓粒子們對撞的頻率大幅增加，目前，機器已經可用高達 13.6 TeV 的能量進行碰撞。（過去最高為 13 TeV，機器設計時的極限是 14 TeV）不僅如此，相關軟體也同步 Level Up，能分析更多粒子數。
新粒子有何獨特？或許能建立新模型！
有了這兩項升級，科學家這次才得以發現第一對四夸克和新的五夸克粒子。這個發現，或許有助於我們更深入了解亞原子粒子的組成原理。
目前，有些理論認為奇異強子（exotic hadron，一類亞原子粒子）是一堆夸克緊密相連成的「球」，有些則覺得它們應該呈現鬆散的分子化結構，而強子對撞機如今的新發現，有望協助理論物理學家梳理出頭緒，建立出一個奇異強子的統一模型。
升級之後，LHC 預計會持續高速運轉到 2026 年，接下來，究竟能撞出什麼新粒子？又能帶來什麼樣的理論進展？實在是十分令人期待！
參考資料：fastcompany、indianexpress、DW、台北天文館、BBC中文、科技大觀園，圖片來源：Unsplash
