LHC は、英国のLarge Hadrons Colliderに由来し、世界最大の粒子加速器であり、最大の機械でもあります。それはスイスの、地表下約100メートルにある欧州核反応センター（CERN）と呼ばれる大規模実験室にある。それは、-271.3 ℃の温度で水素ガスと液体ヘリウムで冷却された超電導磁石で満たされた長さ 27 キロメートルの大きなリングと、一連の二次線形加速器で構成されています。
この大きなリングの内側にはほぼ完全な真空が生成され、その中で加速された粒子が大気のガス分子と衝突することはほとんどありません。 LHC の一次リングの内圧は、宇宙の真空の圧力と同様の10 -13 atmに達します。 LHC で加速された陽子は光速の最大99.3%に達し、毎秒検出器の周りを11,000 以上周回します。それらが反対方向に互いに衝突すると、これらの陽子は、さまざまな種類のクォークやヒッグス粒子（他のすべての粒子に質量を与える役割を担う粒子）など、非常に高エネルギーの素粒子に崩壊します。
LHC を建設するプロジェクトは1984 年に始まり、加速器の円軌道で陽子ビームを偏向させるために使用される1,200 個以上の超電導磁石の建設を経て、 2016 年にようやく完成しました。さらに、プロジェクトの開始以来、約40億スイスフランが投資されており、現在の価値では約150億レアルに相当します。
ハドロンとは何ですか?
ハドロンはクォークの結合によって形成される粒子であり、クォークは中間電荷(基本電荷の一部) の粒子であり、自然界では単独では存在せず、常にペアまたはトリオとして現れ、中間子とバリオンを形成します (陽子と原子核）。
LHCはどのように機能しますか?
電場の印加により、ハドロン (通常は水素原子核) は二次加速器で非常に高速に加速され、時計回りと反時計回りに大型円形加速器であるLHC複合体に移動します。各陽子ビームの運動エネルギーは約7 TeVで、衝突の合計は最大14 TeVになります。大量のエネルギーによりハドロンが瞬間的に「崩壊」し、正面衝突することで、いくつかの高エネルギーの素粒子の観察が可能になります。 LHC のすべての機械は、太陽やその他の小さな線源からの外部放射線の影響を軽減するために、深さ 100 メートル以上に構築されています。
TeVとは何ですか？
電子ボルトは素粒子物理学で広く使用されているエネルギーの単位であり、通常、ジュール (J) やキロワット時(kWh) などの最も一般的なエネルギー単位で表現するには小さすぎる数値を扱います。 eV は、1 ボルト (1V) の電位差によって加速された電子によって獲得されるエネルギー量を測定します。ジュールとの等価性は次のとおりです。
1 eV = 1,602.10 -19 J
衝突中に LHC で到達する最大エネルギー レベルは 14 TeV、つまり 14 テラ電子ボルト (10 12 eV) はジュールに比べて非常に小さな値に相当します。
14.10 12 .1,602.10 -19 = 22.4.10 -7 J
比較のために、9.8 J は地球の重力場にある 1 kg の物体の重力位置エネルギーの量です。