Великий адронний колайдер (LHC), найпотужніший прискорювач елементарних частинок у світі, був побудований Європейською організацією ядерних досліджень (CERN) в тунелі завдовжки 27 кілометрів. Цей тунель розташований на кордоні між Францією та Швейцарією і спочатку використовувався для Великого електронно-позитронного колайдера (LEP).
LHC провів першу тестову роботу 10 вересня 2008 року, але стикнувся з проблемою у системі охолодження, що призвела до підвищення температури магнітів на 100 °C. Після вдосконалення, колайдер був перезапущений 20 листопада 2009 року. Це стало початком його роботи як найпотужнішого прискорювача елементарних частинок, коли він зміг підняти енергію протонів до 1,18 тераелектронвольт (ТеВ). У березні 2010 року вчені з CERN оголосили, що проблеми з дизайном надпровідного дроту вимагають використання LHC на половинній енергії (7 ТеВ). Колайдер був закритий у лютому 2013 року для вирішення цієї проблеми і перезапущений у квітні 2015 року з повною енергією 13 ТеВ. Другий тривалий період зупинки, під час якого обладнання LHC модернізували, тривав з грудня 2018 року по липень 2022 року.
Серцем LHC є кільце, яке пролягає по колу LEP-тунелю. Це кільце має дуже малий діаметр, лише кілька сантиметрів, і знаходиться в евакуйованому просторі з температурою охолодження до двох градусів абсолютного нуля. У цьому кільці два протилежні пучки важких іонів або протонів прискорюються до швидкості, що досягає одну мільйонну частку відсотка швидкості світла. У чотирьох точках кільця пучки можуть зіткнутися, і при максимальній потужності зіткнення між протонами енергія може досягати 13 ТеВ. В кожній точці зіткнення розміщені величезні магніти та детектори для збору частинок.
Проект LHC тривав чверть століття — від початку планування у 1984 році до остаточного затвердження в 1994 році. Тисячі вчених і інженерів з різних країн працювали над його реалізацією, і вартість проекту склала майже 5 мільярдів доларів, не враховуючи витрат на проведення експериментів і комп’ютери.
Однією з цілей проекту LHC є розуміння фундаментальної структури матерії, реконструюючи екстремальні умови раннього Всесвіту за моделлю великого вибуху. Стандартна модель фізики частинок, хоч і добре зарекомендована, має свої недоліки. По-перше, вона не пояснює, чому деякі частинки мають масу. Британський фізик Пітер Хіггс в 1960-х роках запропонував бозон, який надає масу іншим частинкам. Цей бозон, що став відомий як бозон Хіггса, був виявлений на LHC у 2012 році. По-друге, існують припущення про існування нових суперсиметричних частинок, які можуть бути створені на LHC. Нарешті, вивчення асиметрії між частинками та античастинками може розкрити таємниці дисбалансу між матерією та антиматерією у Всесвіті.
Данило Ігнатенко
