2012年7月，歐洲大型強子對撞機（LHC）的物理學家們興奮地宣布發現了希格斯玻色子，這是長久以來尋找的亞原子世界關鍵粒子。希格斯玻色子的存在使其他基本粒子獲得質量，進而減緩速度，組成原子，最終形成我們所見的一切物質。
幾個月後，我成為新興科學雜誌Quanta的首位專職記者，正巧在物理學戲劇性發展的時刻開始報導。這場戲劇並非關於希格斯粒子本身，因為在LHC發現它時，已幾乎無人懷疑其存在。希格斯是1970年代標準模型中最後一塊拼圖，該模型描述了25種已知基本粒子及其相互作用。
更令人震驚的是數據中未出現的東西。物理學家投入數十億歐元建造27公里長的超級對撞機，不僅為了驗證標準模型，更希望超越它，發現更完整自然理論的組成部分。標準模型無法解釋暗物質的粒子組成、宇宙中物質為何勝過反物質，或宇宙大爆炸的起因。此外，希格斯玻色子的質量與量子重力相關的普朗克尺度質量能量差異極大，這種尺度差距看似不穩定且不自然。1981年，理論大師愛德華·威滕提出解決「層級問題」的方案：存在比希格斯稍重的新基本粒子，LHC的能量足以產生它們。
然而，當質子在隧道中高速對撞並產生碎片時，探測器只觀察到標準模型的25種粒子，沒有其他新粒子出現。
這種缺乏「新物理」——即超出已知粒子或力的現象——引發了危機。粒子物理學家米哈伊爾·希夫曼在2012年秋天告訴我：「當然令人失望，我們不是神，也不是先知。沒有實驗數據指引，怎麼能猜測自然的秘密？」
當層級問題的標準推理被證明錯誤後，無法預測新物理會出現在哪裡，可能超出實驗可及範圍。物理學家亞當·法爾科夫斯基當時預測，沒有尋找更重粒子的方法，該領域將逐漸衰退：「粒子物理的工作機會會逐漸減少，物理學家自然會消失。」
這場危機帶來多年有趣的報導，但與粒子物理相關的新聞頻率確實減少，我也逐漸失去聯繫。13年後，在Quanta新系列專欄Qualia的首篇文章中，我重新盤點：粒子物理真的如法爾科夫斯基所言正在消亡嗎？新物理還有機會被發現嗎？粒子物理學家的未來如何？人工智慧會帶來幫助嗎？我們對宇宙諸多未解之謎還剩多少希望？
部分粒子物理學家似乎認為根本沒有危機。LHC仍在運行，且至少會持續十年，運營團隊也找到新的熱情來源。近年來，對撞機的數據處理引入了人工智慧，模式識別系統能比人類算法更準確地分類質子碰撞產生的事件，幫助物理學家更精確地測量「散射振幅」，即不同粒子相互作用發生的概率。例如，AI能更精確判斷碰撞後產生的頂夸克與底夸克數量。任何統計上的偏差都可能暗示未知基本粒子的存在。
質量與希格斯玻色子相當的新粒子不會如此隱晦，應該會在數據圖上形成明顯峰值。但哈佛大學粒子物理學家馬特·斯特拉斯勒解釋，較輕的新粒子可能隱藏在數據的「隱藏谷」中。例如，存在一種不穩定的暗物質粒子，偶爾產生並迅速衰變成過量的緲子-反緲子對，這種過量現象可間接指示該粒子存在。「認為所有新物理都在高能量範圍的人現在非常失望，我不這麼看。自然界在低能量處仍有許多線索等待發掘。」
然而迄今尚未發現任何此類間接新物理證據。LHC的統計數據越精確，與標準模型的吻合度越高。CERN物理學家米開朗基羅·曼加諾表示，對撞機如今更像是探索標準模型預測的工具，這值得投入，因為方程的所有後果並不容易計算。尋找標準模型之外的新物理仍在進行中，但「沒有正面結果不代表我們陷入停滯、死亡或浪費時間。」
這些問題極為根本，當然值得精確測量每個振幅並檢查每個隱藏谷，因為我們擁有這樣的工具。但對於尋找新物理的科學家來說，遊戲是否就此結束？
科學界希望建造更大型的對撞機。CERN物理學家計劃建造未來環形對撞機（FCC），隧道長度達91公里，是LHC的三倍，位於法瑞邊境地下，目標是探測更高能量及更細微信號。FCC初期將碰撞電子，電子是基本粒子，無內部結構，碰撞更乾淨，能更精確測量散射振幅，對新物理的間接跡象極為敏感。世紀末，FCC將升級為質子碰撞，能量約為LHC的七倍，雖然碰撞更複雜，但有機會揭示LHC無法觸及的重粒子。（理論上粒子質量可達LHC能量尺度的百萬億倍，故無理由期待新粒子就在眼前。）
FCC的命運尚未明朗，正式批准與資金承諾要等到2028年之後。
同時，美國粒子物理學家計劃建造一種全新機器：緲子對撞機。緲子與電子同為基本粒子，但質量約重200倍，碰撞既乾淨又具高能量（雖不及LHC）。這種機器的賣點與挑戰在於技術創新，因為緲子極不穩定，必須在生成後數微秒內加速並碰撞。
技術驗證與建造約需30年，且需聯邦資金支持。加州理工學院物理教授瑪麗亞·斯皮羅普魯是2025年6月國家報告支持緲子對撞機計劃的共同主席，她表示：「我們必須想辦法在100至200億美元間完成。」未來幾年能源部將評估是否資助此提案，與其他科學項目競爭。缺乏「發現保證」是其弱點，LHC當年有希格斯玻色子作為保證。
另一方面，數學物理學家彼得·沃伊特在部落格上感慨：「或許在由萬億富翁科技巨頭掌控的新世界秩序中，資金不會是問題。」
據我了解，中國超級對撞機計劃已無進展，改為建造「超τ-魅子設施」，這是一個低能量粒子散射實驗，耗資數億美元，而非數百億。該設施將產生大量τ粒子與魅夸克，部分目的是研究τ粒子是否會轉變成緲子或電子。這種轉換不在標準模型預測內，但在某些理論擴展中會發生。
我們不妨一試。渴望新物理，且成本合理。但本質上很難判斷哪些嘗試值得。
2012年曾預言粒子物理將終結的亞當·法爾科夫斯基，以前以其銳利評論聞名，但自2022年起未再發文。他說部分原因是育兒忙碌，部分是因為沒什麼可說。
我們視訊通話時，他坦言：「我對未來對撞機非常懷疑，難以興奮。」他看到CERN FCC計劃的推動力，但擔憂龐大成本與時間，以及「完全沒有跡象表明下一代對撞機能探及新物理。」
他轉向理論研究散射振幅，這是聚焦粒子交互統計背後幾何模式的新興領域，可能指向量子世界更真實的視角。該領域試圖用不同數學語言重構粒子物理方程，希望延伸至量子重力。「這是一個非常活躍的計劃，期望借助機器學習在未來幾年快速進展。我認為這是最有希望的方向。」
但振幅學抽象，非撞擊實驗。法爾科夫斯基認為實驗粒子物理正在消亡。他見過優秀博士後轉向其他領域或數據科學工作。「我不確定現在還能吸引頂尖人才，因為回報前景遙遠。若想立即改變世界，會選擇AI或其他領域。」
這種人才流失確實存在。我與Anthropic聯合創辦人賈瑞德·卡普蘭交談時，他已離開物理界。2000年代哈佛研究生時，他與著名理論物理學家尼馬·阿爾卡尼-哈梅德合作開拓振幅研究新方向。2019年他轉向AI領域，認為AI進展速度將超越歷史上幾乎所有科學領域，且可能是有史以來最重要的科學事件之一。
卡普蘭認為，AI使得現在擔憂粒子物理未來變得無意義：「我認為10年規劃沒什麼意義，因為10年後建造對撞機將由AI完成，人類不再主導。我估計兩三年內理論物理學家多半會被AI取代。像尼馬或愛德·威滕這樣的天才，AI將能自主產出同等水準的論文……所以我不太考慮超過幾年後的規劃。」
然而，CERN理論組博士後卡莉·塞薩羅蒂對此持懷疑態度。她注意到聊天機器人的錯誤，且認為學生過度依賴AI。「AI讓人們物理能力退步，我們需要人類閱讀教科書，靜下心來思考層級問題的新解法。」
塞薩羅蒂高中三年級時希格斯玻色子被發現。她成長於美國伊利諾州費米實驗室附近，該實驗室擁有曾是世界最高能量對撞機的Tevatron（1995年發現頂夸克）。這讓她知道粒子物理學家是可行的職業，後來也成為她的志業。「宇宙的基本組成是我最想解答的問題，但人們說‘粒子物理死了，別做了’。」
這或許是合理警告；塞薩羅蒂至今尚未找到永久職位。她和其他人表示，該子領域持續萎縮，教職招聘和研究生選擇轉向其他方向。「這種‘沒東西可發現，放棄吧’的說法被接受，導致人才減少，成為自我實現的預言。若把有才華的人推向更容易產生影響的領域，就是自找失敗。」
她重申我聽過的觀點，也認為正確：「粒子物理沒死，只是很難。」難以判斷該思考什麼、尋找什麼。但最投入的物理學家仍在思考與探索。
「過去125年很容易，一件事接著一件事發生。這幸運的世紀至少在中期暫告一段落，」斯特拉斯勒說，「但明天、下世紀或誰知道何時，情況可能改變。」
理論上，LHC或其他實驗可能發現新輕粒子。斯特拉斯勒特別看好放射性鈾-229衰變研究，可能揭示基本常數變化。我則稍偏好尋找軸子，這是暗物質候選粒子，質量極輕，行為類似光。
理論方面，層級問題的明顯解答可能自然源自散射振幅背後的幾何結構。或如卡普蘭所言，AI未來或能提出強有力的新構想，將標準模型的25種粒子納入更完整的模式——這是我在危機初期未曾預見的可能。
顯然，粒子物理仍有進展真理的可能，但沒有發現保證。13年多來我一直思考這點，仍感不安：我們對自然基本法則與組成的所有經驗線索可能已掌握，宇宙或許計劃繼續隱藏其餘秘密。