大型强子对撞机

大型强子对撞机(LHC)这是世界上最强大的粒子加速器．大型强子对撞机由欧洲核研究组织(欧洲核子研究中心)在27公里(17英里)长的隧道里大型正负电子对撞机(地蜡)。隧道呈圆形，位于法国和法国边境地下50-175米(165-575英尺)处瑞士．大型强子对撞机于2008年9月10日进行了第一次测试。a中的电气问题冷却系统9月18日的高温导致气温上升约100度°C(180°F)的磁铁，这意味着在接近的温度下工作绝对零度(−273.15°C，或−459.67°F)。早期估计大型强子对撞机很快就能修好，结果证明这一估计过于夸张了乐观．2009年11月20日重新启动。此后不久，在11月30日，它取代了费米国家加速器实验室作为最强大的粒子加速器质子能量为1.18太电子伏特(TeV;1 × 10¹²电子伏特)．2010年3月，欧洲核子研究中心的科学家宣布，大型强子对撞机的超导导线设计存在问题，要求对撞机只能在一半能量(7 TeV)下运行。LHC于2013年2月关闭以解决问题，并于2015年4月重新启动以满负荷运行能源13 TeV。第二次长时间停机始于2018年12月，并于2022年7月结束，期间LHC的设备将进行升级。

大型强子对撞机的心脏是一个贯穿LEP隧道周长的圆环;戒指只有几厘米深直径它被疏散到比外太空更高的程度，并冷却到与外太空相似的2度以内绝对零度．在这个环中，有两束反向旋转的重光束离子或者质子被加速到百万分之一光速．质子属于重的一类亚原子粒子被称为强子，这就是这个粒子加速器的名字。)在环上的四个点上，光束可以相交，一小部分粒子相互碰撞。在最大功率下，质子之间的碰撞将以高达13 TeV的总能量发生，大约是以前所达到的能量的7倍。在每一个碰撞重点是重达数万吨的巨大磁铁和成堆的探测器来收集碰撞产生的粒子。

这个项目花了四分之一个世纪才实现;1984年开始规划，1994年获得最终批准。来自几十个国家的数千名科学家和工程师参与了LHC的设计、规划和建造，材料和人力的成本接近50亿美元;这还不包括运行实验和计算机的成本。

大型强子对撞机项目的一个目标是了解宇宙的基本结构事通过重现地震前几分钟发生的极端情况宇宙根据大爆炸模型．几十年来，物理学家一直在使用所谓的标准模型对于基本粒子，这个方法很有效，但也有缺点。首先，也是最重要的一点，它并没有解释为什么有些粒子具有质量．1960年代的英国物理学家彼得·希格斯假设一种在时间之初就与其他粒子相互作用以提供质量的粒子。的希格斯玻色子从未被观测到——它只能在LHC之前的实验中无法使用的能量范围内的碰撞中产生。在大型强子对撞机观察了一年之后，那里的科学家在2012年宣布，他们探测到了一个有趣的信号，这个信号可能来自质量约为1260亿电子伏特的希格斯玻色子电子伏特)．进一步的数据明确证实了对希格斯玻色子的观测。第二，标准模型需要一些任意的假设，一些物理学家认为可以通过这些假设来解决对测超对称粒子的另一类;它们可能是由大型强子对撞机的极端能量产生的。最后，检验粒子之间的不对称性反粒子可能会为另一个谜团提供线索:物质和反物质在宇宙中。