10 вересня 2008 р. Вчені Європейської організації з ядерних досліджень (ЦЕРН), Женева, провели першу тестову операцію, яка була описана як найбільша машина і найамбітніший науковий експеримент, коли-небудь побудований - Великий адронний колайдер (LHC) ). Для випробування вчені успішно керували пучками субатомних частинок навколо кільцеподібної структури, яка мала в окружності близько 27 км (17 миль) і утворювала серце колайдера. Споруда розташовувалась у підземному круговому тунелі, який ЦЕРН спочатку побудував для попереднього прискорювача частинок, який називався Великий електрон-позитронний колайдер (1989–2000). Тунель пролягав під французько-швейцарським кордоном поблизу Женеви на глибині 50–175 м (165–575 футів).
LHC був розроблений для направлення двох пучків адронів (протонів та інших частинок, що складаються з кварків) в протилежних напрямках навколо кільцеподібної структури. Спочатку використовувались протони (ядра водню), але пізніше були заплановані експерименти з важкими іонами, такими як ядра свинцю, які складаються з протонів та нейтронів. Усередині LHC частинки подорожували по каналах, евакуювалися до більш високого вакууму, ніж у глибокому космосі, і охолоджувались до двох градусів абсолютного нуля. Під час повномасштабної роботи частинки прискорювалися до швидкості в межах однієї мільйонної частки відсотка швидкості світла. У чотирьох точках тунелю шляхи частинок перетиналися, так що частина частинок впала одна в одну і утворила велику кількість нових частинок.Величезні магніти вагою в десятки тисяч тонн і банки детекторів збирали і реєстрували частинки, що утворюються в кожній точці зіткнення. За максимальної потужності зіткнення між протонами відбуватимуться при сукупній енергії до 14 трильйонів електрон-вольт - приблизно в сім разів більше, ніж це було досягнуто раніше будь-яким іншим прискорювачем частинок.
На реалізацію проекту LHC пішло чверть століття. Планування розпочалося в 1984 році, а в 1994 році керівний орган ЦЕРН дав остаточне рішення щодо проекту. Багато тисяч вчених та інженерів з десятків країн були задіяні у проектуванні, плануванні та будівництві LHC, а вартість його будівництва склала більше 5 мільярдів доларів. Перша повномасштабна експлуатація LHC була запланована на кінець 2008 року, але була відкладена з метою розслідування та усунення витоку, який розвинувся в гелієвій системі охолодження колайдера через електричну несправність.
Однією з цілей проекту LHC було розуміння фундаментальної структури матерії шляхом відтворення екстремальних умов, які, згідно з теорією Великого вибуху, мали місце в перші кілька моментів Всесвіту. (Задіяна висока енергія змусила деяких критиків стверджувати, що LHC може створити невелику чорну діру, яка може зруйнувати Землю, але огляди безпеки вчених спростували такі занепокоєння і дійшли висновку, що колайдер не дасть нічого, що ще не було вироблено високі енергетичні зіткнення космічних променів в атмосфері.) Протягом десятиліть фізики використовували так звану стандартну модель для опису основних частинок, що складають речовину. Модель працювала добре, але мала слабкі місця. По-перше, і найголовніше, це не пояснило, чому деякі частинки мають масу.У 1960-х британський фізик Пітер Хіггс постулював тип частинок, які взаємодіють з іншими частинками, забезпечуючи їх масу. Частинок Хіггса ніколи не спостерігалося, але очікувалося, що вони можуть утворюватися при дуже високих енергетичних зіткненнях LHC. По-друге, стандартна модель вимагала деяких довільних припущень, які, на думку деяких фізиків, могли б бути вирішені шляхом постулювання нового класу суперсиметричних частинок - ці частинки можуть також утворюватися в результаті зіткнень в LHC. Нарешті, вивчення асиметрії між частинками та їх античастинками може навести підказку до іншої таємниці: дисбалансу між речовиною та антиматерією у Всесвіті.але очікувалося, що вони можуть бути створені в умовах дуже високих енергетичних зіткнень LHC. По-друге, стандартна модель вимагала деяких довільних припущень, які, на думку деяких фізиків, могли б бути вирішені шляхом постулювання нового класу суперсиметричних частинок - ці частинки можуть також утворюватися в результаті зіткнень в LHC. Нарешті, вивчення асиметрії між частинками та їх античастинками може навести підказку до іншої таємниці: дисбалансу між речовиною та антиматерією у Всесвіті.але очікувалося, що вони можуть бути створені в умовах дуже високих енергетичних зіткнень LHC. По-друге, стандартна модель вимагала деяких довільних припущень, які, на думку деяких фізиків, могли б бути вирішені шляхом постулювання нового класу суперсиметричних частинок - ці частинки можуть також утворюватися в результаті зіткнень в LHC. Нарешті, вивчення асиметрії між частинками та їх античастинками може навести підказку до іншої таємниці: дисбалансу між речовиною та антиматерією у Всесвіті.вивчення асиметрії між частинками та їх античастинками може навести підказку до іншої таємниці: дисбалансу між речовиною та антиматерією у Всесвіті.вивчення асиметрії між частинками та їх античастинками може навести підказку до іншої таємниці: дисбалансу між речовиною та антиматерією у Всесвіті.
Як і у всіх новаторських експериментах, найбільш захоплюючими результатами можуть бути несподівані. На думку британського фізика Стівена Хокінга, "це буде набагато цікавіше, якщо ми не знайдемо Хіггса. Це покаже, що щось не так, і нам потрібно подумати ще раз ».
