一種全新的探測器建造工作的最後一部分已經完成，開啟揭示宇宙中一些最持久之謎的旅程的第一站。4100萬像素的頂點定位器（VELO）是在利物浦大學組裝的。它是由不同機構的部件組裝而成的，然後被運往歐洲核子研究中心的大型強子對撞機之家（LHCb）實驗。

一旦及時安裝好進行數據採集，它將試圖回答以下問題：

為什麼宇宙是由物質而不是反物質構成的？

它為什麼會存在？

外面還有什麼？

新的VELO探測器的開發由英國牽頭，科學和技術設施委員會資助，並涉及以下大學：

布里斯托爾

格拉斯哥

利物浦

曼徹斯特

牛津大學

華威大學

暗物質反物質之謎

如果大爆炸產生了等量的物質和反物質，為什麼它們沒有相互湮滅，而留下了一個只充滿光的宇宙？物質是如何生存下來的？

在大爆炸之後的瞬間，宇宙陷入了物質和反物質之間的微妙平衡。

根據我們對自然法則的理解，這些物質形式應該已經相互湮滅，並留下了一個只充滿光的宇宙。然而，在所有的困難中，物質以某種方式獲得了優勢，留下了一些東西，形成了我們今天所知道的宇宙。

我們對大爆炸物理學的最佳理解告訴我們，物質和反物質是以相等的數量產生的。當它們在早期宇宙（小得多、密度大得多）中接觸時，它們所有的組合質量應該被猛烈地轉化為純能量。為什麼，以及如何，物質在這次接觸中倖存下來，是現代科學中最深刻的謎團之一。

目前的理論是，儘管物質和反物質被創造成幾乎完美的鏡像，但一定有一些微小的不平衡，或瑕疵。這意味著有些並不是完美的反射。這種差異，無論多麼微小，都可能足以使物質獲得優勢。這被稱為電荷-奇偶性（CP）違反。這意味著，在某些情況下，物質和反物質反射的對稱性會被打破。

這導致一個粒子不是其孿生子的完美反面，而這種”破壞的對稱性”可能意味著一個粒子可能比另一個有優勢。

當這種對稱性被打破時，一個反物質粒子可能以不同於其物質對應物的速度衰變。如果在大爆炸之後發生了足夠多的這種違反行為，它可能會解釋為什麼物質會倖存下來。

通過與它們的反物質等價物的不同行為，有可能破壞了對稱性的物質粒子只是花了一點時間來衰變。如果這導致物質停留的時間長一點，就可以解釋它為什麼是最後一個存在的。

暗物質在很大程度上仍然是一個謎–VELO探測器可能有助於解決這個問題。

物質為什麼會倖存下來並不是宇宙中唯一的謎團。還有一個問題讓科學家們感到困惑：暗物質可能是什麼？

暗物質是一種難以捉摸的、不可見的物質類型，它提供”引力膠水”，使恆星在星系周圍移動。因為我們還不知道暗物質是什麼，所以可能宇宙中還有我們尚未看到的其他新粒子和力量。

發現任何新的東西都可能揭示出與我們所擁有的自然界完全不同的畫面。像這樣的新粒子可以通過巧妙地改變我們可以看到的粒子的行為方式來宣布自己，在我們的數據中留下微小但可探測的痕跡。

新的VELO探測器將取代舊的VELO探測器，將被用來研究包含亞原子粒子的物質和反物質版本的粒子之間的微妙差異。這些被稱為美夸克和魅力夸克。

這些含有夸克的奇異粒子，也被稱為B和D介子，是在大型強子對撞機（LHC）內的對撞中產生的。它們很難研究，因為介子非常不穩定，在幾分之一秒的時間內就會衰變消失。

然而，當它們衰變時，它們實際上會轉變為其他東西。科學家們相信，通過研究這些不同的衰變和它們的特性，VELO數據將幫助LHCb揭示自然界的基本力量和對稱性。

令人難以置信的精確測量

新的VELO探測器將盡可能地靠近LHCb實驗中粒子碰撞的地方。這些粒子在不到百萬分之一秒的時間內衰變，並且只經過幾毫米的距離。因此，這種近距離接觸將使該設備有可能獲得測量其特性的最佳機會。

VELO的靈敏度和接近LHC的光束將使它能夠在粒子衰變時對其進行難以置信的精確測量。

通過將這些讀數與標準模型（粒子物理學的指導理論）的預測進行比較，科學家可以尋找可能暗示自然界中新粒子的偏差。他們還可以尋找CP違反或其他物質和反物質行為不同的原因。

這些偏差可能會徹底改變我們對宇宙為什麼是這樣的理解。

在舊有的基礎上發展

VELO可能是全新的和尖端的，但它將建立在以前的VELO探測器的遺產上。VELO有一個最先進的像素探測器，由矽制小方格組成，即使在LHC光束附近具有挑戰性的輻射環境中也能提供高分辨率。

它的前身是一排排堆疊的矽探測器，幫助LHCb做出了一些發現，包括：

新的物質狀態

美麗夸克衰變以及衰變中尚未解釋的行為

魅力夸克以及物質和反物質之間的差異

新的VELO將能夠以前所未有的細節捕捉這些衰變。再加上升級後的軟件和超快的讀出電子裝置，將使美麗和魅力夸克得到實時的準確定位。科學家們將擁有一個設備，使他們能夠跟踪和分析以前難以重建的衰變。

新的VELO探測器的獨特之處在於，科學家們在為碰撞準備粒子束時，可以將其抬出。然後，當LHCb準備好收集數據時，他們可以將它機械地移到原位。

這使科學家們能夠從碰撞產生的第一批粒子中捕捉到清晰的信息，而不需要對光束進行不必要的磨損。