The Large Hadron Collider (LHC) är ett underverk av modern partikelfysik som har gjort det möjligt för forskare att sänka verklighetens djup. Dess ursprung sträcker sig hela vägen tillbaka till 1977, då Sir John Adams, fd chef för Europeiska organisationen för kärnforskning (CERN), föreslog att bygga en underjordisk tunnel som skulle kunna rymma en partikelaccelerator som kan nå extremt höga energier, enligt en Historikdokument 2015 av fysiker Thomas Schörner-Sadenius.
Projektet godkändes officiellt tjugo år senare, 1997, och konstruktionen började på en 16,5 mil lång (27 kilometer) ring som passerade under den fransk-schweiziska gränsen som kunde accelerera partiklar upp till 99,99 procent ljusets hastighet och krossa dem tillsammans. Inom ringen leder 9 300 magneter paket med laddade partiklar i två motsatta riktningar med en hastighet av 11 245 gånger per sekund, och slutligen förenas de för en motsatt kollision. Anläggningen kan skapa cirka 600 miljoner kollisioner varje sekund, spira ut otroliga mängder energi och då och då en exotisk och aldrig tidigare sett tung partikel. LHC arbetar med energier 6,5 gånger högre än den tidigare rekordinnehållande partikelacceleratorn, Fermilabs avvecklade Tevatron i U.S.
LHC kostade totalt 8 miljarder dollar att bygga, varav 531 miljoner dollar kom från USA. Mer än 8000 forskare från 60 olika länder samarbetar om sina experiment. Gaspedalen startade först sina balkar den 10 september 2008 och kolliderade partiklar på bara en tio miljondel av sin ursprungliga designintensitet.
Innan det började arbeta var det vissa som fruktade att den nya atomspridaren skulle förstöra jorden, kanske genom att skapa ett alltför mycket svart hål. Men varje ansedd fysiker skulle säga att sådana bekymmer är ogrundade.
"LHC är säker, och alla förslag om att det kan utgöra en risk är ren fiktion", har CERNs generaldirektör Robert Aymar berättat för LiveScience tidigare.
Det betyder inte att anläggningen inte kan vara skadlig om den används felaktigt. Om du skulle hålla dig i handen i strålen, som fokuserar energin från ett flygplanstransporter i rörelse ner till en bredd av mindre än en millimeter, skulle det göra ett hål rakt igenom den och då skulle strålningen i tunneln döda dig.
Banbrytande forskning
Under de senaste tio åren har LHC krossat atomer tillsammans för sina två huvudexperiment, ATLAS och CMS, som driver och analyserar sina data separat. Detta för att säkerställa att inget samarbete påverkar den andra och att var och en ger en kontroll av sitt systerexperiment. Instrumenten har genererat mer än 2 000 vetenskapliga artiklar om många områden inom grundläggande partikelfysik.
Den 4 juli 2012 såg den vetenskapliga världen med trångt andedräkt när forskare vid LHC tillkännagav upptäckten av Higgs boson, det sista pusselstycket i en fem decennium gammal teori som heter fysikens standardmodell. Standardmodellen försöker redogöra för alla kända partiklar och krafter (utom gravitation) och deras interaktioner. Redan 1964 skrev den brittiska fysikern Peter Higgs ett papper om partikeln som nu bär hans namn och förklarade hur massan uppstår i universum.
Higgs är faktiskt ett fält som genomsyrar allt utrymme och drar på varje partikel som rör sig genom den. Vissa partiklar tränar långsammare genom fältet, och det motsvarar deras större massa. Higgs boson är en manifestation av detta område, som fysiker hade jagat efter i ett halvt sekel. LHC byggdes uttryckligen för att äntligen fånga detta svårfångade stenbrott. Så småningom upptäckte att Higgs hade 125 gånger massan av en proton, både Peter Higgs och den belgiska teoretiska fysikern Francois Englert tilldelades Nobelpriset 2013 för att förutsäga dess existens.
Även med Higgs i handen kan fysiker inte vila eftersom standardmodellen fortfarande har några hål. För det första handlar det inte om tyngdekraften, som mest omfattas av Einsteins relativitetsteorier. Det förklarar inte heller varför universum är tillverkat av materia och inte antimateria, som borde ha skapats i ungefär lika stora mängder i början av tiden. Och det är helt tyst på mörk materia och mörk energi, som ännu inte upptäcktes när den först skapades.
Innan LHC startade skulle många forskare ha sagt att den nästa stora teorin är en känd som supersymmetri, vilket lägger till liknande men mycket mer massiva tvillingpartners till alla kända partiklar. En eller flera av dessa tunga partners kunde ha varit en perfekt kandidat för partiklarna som utgör mörk materia. Och supersymmetri börjar ta hand om gravitationen och förklarar varför den är så mycket svagare än de andra tre grundläggande krafterna. Innan Higgs upptäckt hoppades vissa forskare att boson skulle hamna något annorlunda än vad Standardmodellen förutspådde och antydde om ny fysik.
Men när Higgs kom upp, var det otroligt normalt, exakt i massområdet som standardmodellen sa att det skulle vara. Även om detta är en stor prestation för standardmodellen har den lämnat fysiker utan några goda ledningar att fortsätta. Vissa har börjat prata om de förlorade årtiondena som jagade teorier som lät bra på papper men tycks inte motsvara faktiska observationer. Många hoppas att LHC: s nästa datakörning kommer att hjälpa till att rensa upp lite av det här röran.
LHC stängde i december 2018 för att genomgå två år med uppgraderingar och reparationer. När det kommer tillbaka på nätet kommer det att kunna krossa atomer tillsammans med en liten ökning av energi men med dubbelt så många kollisioner per sekund. Vad det kommer att hitta är någon gissning. Det finns redan tal om en ännu kraftigare partikelaccelerator för att ersätta den, belägen i samma område men fyra gånger LHC: s storlek. Den enorma ersättningen kan ta 20 år och 27 miljarder dollar att bygga.
