The Large Hadron Collider (LHC) er et under av moderne partikkelfysikk som har gjort det mulig for forskere å dyppe virkelighetens dyp. Opprinnelsen strekker seg helt tilbake til 1977, da Sir John Adams, den tidligere direktøren for European Organization for Nuclear Research (CERN), foreslo å bygge en underjordisk tunnel som kunne romme en partikkelakselerator som var i stand til å nå ekstraordinært høye energier, ifølge en Historiepapir fra 2015 av fysiker Thomas Schörner-Sadenius.
Prosjektet ble offisielt godkjent tjue år senere, i 1997, og byggingen startet på en 16,5 kilometer lang (27 kilometer) ring som passerte under den fransk-sveitsiske grensen som var i stand til å akselerere partikler opp til 99,99 prosent lysets hastighet og knuse dem sammen. Innenfor ringen fører 9.300 magneter pakker med ladede partikler i to motsatte retninger med en hastighet på 11.245 ganger i sekundet, for til slutt å bringe dem sammen for en head-on kollisjon. Anlegget er i stand til å skape rundt 600 millioner kollisjoner hvert sekund, spyle ut utrolige mengder energi og, en gang iblant, en eksotisk og aldri før sett tung partikkel. LHC opererer med energier som er 6,5 ganger høyere enn den forrige rekordholdende partikkelakseleratoren, Fermilabs nedlagte Tevatron i U.S.
LHC kostet totalt 8 milliarder dollar å bygge, hvorav 531 millioner dollar kom fra USA. Mer enn 8000 forskere fra 60 forskjellige land samarbeider om eksperimentene. Akseleratoren slo først på bjelkene 10. september 2008 og kolliderte partikler på bare en ti milliondel av sin opprinnelige designintensitet.
Før den startet operasjonen, fryktet noen at den nye atomknuseren ville ødelegge jorden, kanskje ved å lage et altoppslukende svart hull. Men enhver anerkjent fysiker vil si at slike bekymringer er ubegrunnede.
"LHC er trygg, og alle forslag om at det kan utgjøre en risiko er ren fiksjon," har CERN-generaldirektør Robert Aymar fortalt LiveScience tidligere.
Det er ikke å si at anlegget potensielt ikke kan være skadelig hvis det brukes feil. Hvis du skulle stikke hånden din i bjelken, som fokuserer energien til en hangarist i bevegelse ned til en bredde på mindre enn en millimeter, ville den gjort et hull rett gjennom den og da ville strålingen i tunnelen drepe deg.
Banebrytende forskning
I løpet av de siste 10 årene har LHC smadret atomer sammen for sine to hovedeksperimenter, ATLAS og CMS, som opererer og analyserer dataene hver for seg. Dette for å sikre at verken samarbeid påvirker den andre, og at hver gir en sjekk på søstereksperimentet. Instrumentene har generert mer enn 2000 vitenskapelige artikler om mange områder av grunnleggende partikkelfysikk.
4. juli 2012 så den vitenskapelige verdenen med pustet pust da forskere ved LHC kunngjorde oppdagelsen av Higgs boson, det siste puslespillet i en fem tiår gammel teori kalt fysikkens standardmodell. Standardmodellen prøver å redegjøre for alle kjente partikler og krefter (unntatt tyngdekraften) og deres interaksjoner. Tilbake i 1964 skrev den britiske fysikeren Peter Higgs en artikkel om partikkelen som nå bærer navnet hans, og forklarte hvordan masse oppstår i universet.
Higgs er faktisk et felt som gjennomsyrer all plass og drar på hver partikkel som beveger seg gjennom den. Noen partikler rusler saktere gjennom feltet, og dette tilsvarer deres større masse. Higgs boson er en manifestasjon av dette feltet, som fysikere hadde jaget etter i et halvt århundre. LHC ble eksplisitt bygget for å endelig fange dette unnvikende steinbruddet. Etter hvert som de fant at Higgs hadde 125 ganger massen av et proton, fikk både Peter Higgs og den belgiske teoretiske fysikeren Francois Englert tildelt Nobelprisen i 2013 for å forutsi dens eksistens.
Selv med Higgs i hånden, kan ikke fysikere hvile fordi standardmodellen fremdeles har noen hull. For den ene handler det ikke om tyngdekraften, som stort sett er dekket av Einsteins relativitetsteorier. Det forklarer heller ikke hvorfor universet er laget av materie og ikke antimaterie, som burde vært skapt i omtrent like store mengder på begynnelsen av tiden. Og det er helt stille på mørk materie og mørk energi, som ennå ikke måtte oppdages da den ble opprettet.
Før LHC slått på, ville mange forskere sagt at den neste store teorien er en kjent som supersymmetri, som tilfører lignende, men mye mer massive tvillingpartnere til alle kjente partikler. En eller flere av disse tunge partnere kunne ha vært en perfekt kandidat for partiklene som utgjør mørk materie. Og supersymmetri begynner å få tak i tyngdekraften, og forklarer hvorfor den er så mye svakere enn de tre andre grunnleggende kreftene. Før Higgs-oppdagelsen håpet noen forskere at boson ville ende opp med å være litt annerledes enn hva Standardmodellen forutså, og antydet om ny fysikk.
Men da Higgs dukket opp, var det utrolig normalt, nøyaktig i massesortimentet der Standardmodellen sa at det ville være. Selv om dette er en stor prestasjon for standardmodellen, har den etterlatt fysikere uten noen gode føringer å fortsette. Noen har begynt å snakke om de tapte tiårene som jaget teorier som hørtes bra ut på papiret, men synes ikke å samsvare med faktiske observasjoner. Mange håper at LHCs neste dataopptak vil hjelpe til med å rydde opp i noe av dette rotet.
LHC stengte i desember 2018 for å gjennomgå to år med oppgraderinger og reparasjoner. Når den kommer tilbake på nettet, vil den kunne knuse atomer sammen med en liten økning i energi, men med dobbelt så mange påkjørsler per sekund. Hva det vil finne er noen gjetning. Det er allerede snakk om en enda kraftigere partikkelakselerator for å erstatte den, som ligger i samme område, men fire ganger LHCs størrelse. Den enorme erstatningen kan ta 20 år og 27 milliarder dollar å konstruere.
