物理学教授路易斯·斯金纳里和她的实验室最近获得了一项多年格兰特来自美国能源部我们采访了她，讨论了她在欧洲核子研究中心的经历，资助研究的变革性影响，以及她在东北大学的时光。

你刚刚在“高能物理”领域获得了美国能源部的资助，你能向读者解释一下这意味着什么吗?

“高能物理学”领域试图理解我们的宇宙在最小和最大尺度上是如何运作的。我们研究自然界最基本的组成部分，微小的亚原子粒子，以及它们如何相互作用。它被称为“高能”物理，因为在单粒子水平上，它涉及非常高的能量。我们使用粒子加速器来产生这些能量。在欧洲核子研究中心，大型强子对撞机(LHC)主要是在一个17英里长的环内加速质子，并以非常非常高的能量(对单个粒子)迎头相撞。”

这项资助为期五年。你打算用它做什么?

“这笔赠款使我能够与学生和博士后研究人员团队一起开展广泛的研究项目!具体来说，该研究项目围绕着研究所有已知的最重的基本粒子——顶夸克和希格斯玻色子——在欧洲核子研究中心使用紧凑μ子螺线管(CMS)实验。目标是促进我们对基本粒子在高能量下的行为的理解。同时，我的研究团队将开发非常快的(~µs)识别穿过CMS探测器的带电粒子。这是改进CMS实验实时选择要读出哪些碰撞并为以后的物理学保存的关键。”

请简单解释一下您的工作，以及您在欧洲核子研究中心的LHC和CMS方面所扮演的角色

“我是CMS合作组织的一员，该组织有来自世界各地的大约4000名物理学家、工程师、技术人员和学生在一起工作。这看起来可能很多，但这个实验既涉及一个高度复杂的探测器(CMS探测器有50×70英尺大，重约14000吨!)，也用于研究无数不同的物理过程和现象。CMS是记录和分析LHC碰撞的四个主要实验之一。我最近的工作主要集中在涉及顶夸克的物理学，以及升级CMS“触发系统”，该系统负责决定存储哪些碰撞事件(只有一小部分LHC碰撞被保留以供以后分析)。”

你能谈谈Covid-19是如何影响你的研究吗?大型强子对撞机是否有可能远程工作，甚至需要远程工作?

“我非常幸运，能够在大流行的情况下保持我的研究。最大的变化是，我和大多数人一样，在过去的几个月里一直在家工作。由于CMS成员分布在世界各地的研究机构和大学，在大流行之前，我们已经很好地适应了远程工作。碰撞数据可以从任何地方访问，研究会议总是有一个视频会议选项。大型强子对撞机今年没有投入运行，但按计划正在进行维护和升级工作。所以当这项工作不得不暂停时，我的一些合作者受到了更大的影响。我面临的一个挑战是，我所在的研究小组分散在三个大洲，所以有时很难找到开会的时区!”

物理学中还有哪些“大问题”有待解决?这些问题的解决方案将如何影响人们的生活?

在高能物理学中还有许多大问题需要解决:什么构成了“暗物质”(宇宙中所有物质的很大一部分)?为什么我们在宇宙中没有观察到任何反物质?有超过三个维度吗?等。这些问题的答案本身不会直接影响人们的日常生活，然而，在欧洲核子研究中心这样的地方进行研究间接地有重要的好处。高能物理研究导致了质子治疗癌症，PET扫描技术最初来自粒子探测器，万维网是由粒子物理学家开发的。等等。”

考虑到这些更大更困难的问题，计划中的强子对撞机在回答这些问题中扮演什么角色?

“高亮度大型强子对撞机(HL-LHC)将增加碰撞强度，这反过来将导致数据集比“原始”大型强子对撞机大一个数量级。这让我们可以探测非常罕见的物理过程。为HL-LHC开发的新探测器技术也可以实现全新的物理研究，例如，某些类型的长寿命粒子可能与暗物质有关。”

在欧洲核子研究中心工作可以被认为是物理学家的巅峰。你对未来有什么目标?

“欧洲核子研究中心确实是一个独特的工作和研究场所。我对未来的几年感到兴奋——我们只分析了预期数据的一小部分，目前我们正在开发将于2025年安装在HL-LHC上的探测器系统。我们用大型强子对撞机在令人兴奋的物理研究方面领先许多年。”

你在东北大学的角色和你在欧洲核子研究中心的角色有多少重叠?你是怎么来东北大学的?

“两者完全重叠。我所做的研究，是我在东北大学工作的重要组成部分，是在欧洲核子研究中心进行的CMS实验。其中一些研究是在东北大学进行的(一些探测器开发，数据分析，…)，但它完全连接到欧洲核子研究中心。

我很随意地来到了东北大学。当我申请教师职位时，东北大学正在招聘我的研究领域，最后我发现它非常适合我!东北大学有一个强大的研究团队在进行CMS实验——我们有四名教职员工，还有博士后研究人员和博士/硕士/本科生!”

作为你们东北大学角色的一部分，你们周围都是下一代物理学家。你认为他们会做什么样的工作?

“这是一个伟大而困难的问题!”我认为一个明确的主题是，无论是在学术研究还是在工业领域，越来越多的工作是以某种形式计算的。使用编程技术、先进的机器学习、量子计算……我相信这将是下一代物理学家工作中不可或缺的一部分。”

你对物理有什么兴趣?

我对物理的兴趣源于对宇宙的深深迷恋——宇宙中有什么?它是如何工作的?它是用什么做的?这些基本问题仍然让我对我的研究感到兴奋。