世界上最大的原子加速器，大型强子对撞机，在法国和瑞士的边界下形成一个27公里长的环。
大型强子对撞机(LHC)是现代粒子物理学中的一个奇迹，它使研究人员能够探测到现实世界的深处。根据物理学家托马斯·舍尔纳-萨迪纽斯(Thomas Schörner-Sadenius)2015年的一篇论文，它的起源可以追溯到1977年，当时欧洲核研究组织(CERN)前主任约翰·亚当斯爵士(Sir John Adams)建议建造一条地下隧道，以容纳一台能够达到极高能量的粒子加速器。
20年后的1997年，该项目正式获得批准，并开始建造一个27公里长的环形轨道。该轨道在法国和瑞士边境之下，能够将粒子加速到99.99%的光速，并将它们粉碎在一起。在环内，9300个磁铁以每秒11245次的速度引导两个相反方向的带电粒子，最终将它们聚在一起进行正面碰撞。该设备每秒能产生6亿次碰撞，释放出难以置信的能量，并且每隔一段时间，就会产生一种从未见过的奇异重粒子。大型强子对撞机(LHC)的能量是上一台创纪录的粒子加速器（美国费米实验室退役的Tevatron粒子加速器）的6.5倍。
LHC的建造总共花费了80亿美元，其中5.31亿美元来自美国。来自60个不同国家的8000多名科学家参与了这项实验。2008年9月10日，加速器第一次开启了它的光束，当时碰撞粒子的强度只有最初设计强度的千万分之一。
在它开始运作之前，一些人担心新的原子加速器会摧毁地球，也许会创造一个吞噬一切的黑洞。但是几乎所有著名的物理学家都说这种担心是没有根据的。
欧洲核子研究中心（CERN）主任Robert Aymar解释道，LHC是安全的，任何认为它存在风险的说法都是虚构的。
但是，这并不是说，如果使用不当，该设施就不会产生潜在的危害。假设你把手放在光束里，它会将一艘航母在运动中的能量聚焦到不到一毫米的宽度，就会在你的手上面开一个洞，然后隧道里的辐射会杀了你。
开创性研究
在过去的10年里，大型强子对撞机通过两个主要的实验：ATLAS和CMS，将原子粉碎在一起，这两个实验分别对它们的数据进行操作和分析。这是为了确保任何一种合作都不会影响另一种合作，而且每一种合作都会对他们的姐妹实验产生影响。这些仪器已经产生了2000多篇关于基本粒子物理学许多领域的科学论文。
2012年7月4日，当大型强子对撞机(LHC)的研究人员宣布发现希格斯玻色子(Higgs Boson)时，科学界松了一口气。希格斯玻色子是50年前一种名为“标准物理模型”(Standard Model Of Physical)理论的最后一道谜题。“标准模型”尝试说明所有已知粒子和力(重力除外)及其相互作用。早在1964年，英国物理学家彼得·希格斯(PeterHiggs)就写了一篇关于现在以他的名字命名的粒子的论文，解释了质量是如何在宇宙中产生的。
希格斯玻色子实际上是一个能渗透到所有空间的场，并拖曳着每一个穿过它的粒子。一些粒子在磁场中跋涉得更慢，这与它们的质量更大相对应。希格斯玻色子是这一领域的一种表现，物理学家们已经追求了半个世纪。LHC就是为了最终捕获这个难以捉摸的目标而建造的。最终发现希格斯粒子的质量是质子的125倍，彼得·希格斯和比利时理论物理学家弗朗索瓦·恩格勒特(FrancoisEnglert)都因预测它的存在而在2013年获得诺贝尔奖。
电子束管用透明的电子管表示，反向旋转的质子束用红色和蓝色表示。
即使有希格斯粒子，物理学家也不能休息，因为标准模型仍然有一些洞。首先，它不涉及引力，引力主要被爱因斯坦的相对论所涵盖。它也不能解释为什么宇宙是由物质而不是反物质组成的，反物质在时间之初就应该被创造出大致相等的数量。它对暗物质和暗能量是完全沉默的，当它最初被创造的时候，它们还没有被发现。
在LHC启动之前，许多研究人员会说，下一个伟大的理论是超对称理论，它为所有已知的粒子增加了类似但质量更大的孪生伙伴。这些重的伙伴中的一个或多个可能是组成暗物质的粒子的完美候选者。而且，超对称开始对重力产生了影响，解释了为什么它比其他三种基本力要弱得多。在希格斯粒子被发现之前，一些科学家希望玻色子最终会与标准模型预测的结果稍有不同，这暗示了新的物理学。
但是当希格斯粒子出现的时候，它是非常正常的，正好在标准模型所说的质量范围内。虽然这对于标准模型来说是一个伟大的成就，但它却让物理学家们没有任何好的线索。一些人开始谈论“失去的几十年”，追寻那些表面上听起来不错，但似乎与实际观察不符的理论。许多人希望大型强子对撞机的下一次数据采集将有助于清理这一混乱局面。
LHC于2018年12月关闭，进行为期两年的升级和维修。当它重新上线时，它将能够在能量略有增加的情况下粉碎原子，但每秒碰撞的次数将增加一倍。到时候它会发现什么是任何人都猜不到的。人们已经在谈论用一台更强大的粒子加速器来代替它，它位于同一区域，但其大小是LHC的四倍。这一巨大的替代品可能需要20年的时间和270亿美元来建造。
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