The Large Hadron Collider (LHC) er et vidunderværk inden for moderne partikelfysik, som har gjort det muligt for forskere at udforske virkelighedens dybder. Dens oprindelse går helt tilbage til 1977, hvor Sir John Adams, den tidligere direktør for Den Europæiske Organisation for Nuklearforskning (CERN), foreslog at bygge en underjordisk tunnel, der kunne rumme en partikelaccelerator, der kunne nå op på ekstraordinært høje energier, ifølge en historisk artikel fra 2015 af fysikeren Thomas Schörner-Sadenius.
Projektet blev officielt godkendt 20 år senere, i 1997, og byggeriet af en 16,5 mil lang (27 kilometer) ring, der gik under den fransk-schweiziske grænse, og som kunne accelerere partikler op til 99,99 procent af lysets hastighed og smadre dem sammen. I ringen styrer 9.300 magneter pakker af ladede partikler i to modsatte retninger med en hastighed på 11.245 gange i sekundet for til sidst at bringe dem sammen til et frontalt sammenstød. Anlægget er i stand til at skabe omkring 600 millioner kollisioner i sekundet og spytter utrolige mængder af energi ud og en gang imellem en eksotisk og aldrig tidligere set tung partikel. LHC opererer ved energier, der er 6,5 gange højere end den tidligere rekordstore partikelaccelerator, Fermilabs nedlagte Tevatron i USA.
LHC kostede i alt 8 mia. dollars at bygge, hvoraf 531 mio. dollars kom fra USA. Mere end 8.000 forskere fra 60 forskellige lande samarbejder om eksperimenterne. Acceleratoren tændte for første gang for sine stråler den 10. september 2008 og kolliderede partikler med kun en ti milliontedel af den oprindelige designede intensitet.
Hvor den begyndte at fungere, frygtede nogle, at den nye atomknuser ville ødelægge Jorden, måske ved at skabe et altfortærende sort hul. Men enhver anerkendt fysiker ville erklære, at sådanne bekymringer er ubegrundede.
“LHC er sikkert, og enhver antydning af, at det kunne udgøre en risiko, er ren fiktion”, har CERN’s generaldirektør Robert Aymar tidligere sagt til LiveScience.
Det betyder ikke, at anlægget ikke potentielt kunne være skadeligt, hvis det blev brugt forkert. Hvis du skulle stikke din hånd ind i strålen, som fokuserer energien fra et flyskib i bevægelse ned til en bredde på mindre end en millimeter, ville den lave et hul lige igennem den, og så ville strålingen i tunnelen slå dig ihjel.
Banebrydende forskning
I løbet af de sidste 10 år har LHC smadret atomer sammen til sine to hovedeksperimenter, ATLAS og CMS, som opererer og analyserer deres data separat. Dette er for at sikre, at ingen af kollaboratorierne påvirker det andet, og at de hver især tjekker deres søstereksperiment. Instrumenterne har genereret mere end 2.000 videnskabelige artikler om mange områder af den fundamentale partikelfysik.
Den 4. juli 2012 så den videnskabelige verden med tilbageholdt åndedræt til, da forskerne ved LHC annoncerede opdagelsen af Higgsbosonen, den sidste puslespilsbrik i en fem årtier gammel teori kaldet fysikkens standardmodel. Standardmodellen forsøger at redegøre for alle kendte partikler og kræfter (undtagen tyngdekraften) og deres vekselvirkninger. Tilbage i 1964 skrev den britiske fysiker Peter Higgs en artikel om den partikel, der nu bærer hans navn, og forklarede, hvordan masse opstår i universet.
Higgs er faktisk et felt, der gennemsyrer hele rummet og trækker på enhver partikel, der bevæger sig igennem det. Nogle partikler slæber sig langsommere gennem feltet, og det svarer til deres større masse. Higgsbosonen er en manifestation af dette felt, som fysikerne har jagtet i et halvt århundrede. LHC blev udtrykkeligt bygget for endelig at fange dette flygtige bytte. Da man til sidst fandt ud af, at Higgs-bosonen havde 125 gange protonens masse, fik både Peter Higgs og den belgiske teoretiske fysiker Francois Englert Nobelprisen i 2013 for at have forudsagt dens eksistens.
Selv med Higgs i hånden kan fysikerne ikke hvile sig, fordi standardmodellen stadig har nogle huller. For det første beskæftiger den sig ikke med tyngdekraften, som for det meste er dækket af Einsteins relativitetsteorier. Den forklarer heller ikke, hvorfor universet er lavet af stof og ikke af antimaterie, som burde være blevet skabt i nogenlunde lige store mængder ved tidernes begyndelse. Og den er helt tavs om mørkt stof og mørk energi, som endnu ikke var blevet opdaget, da den blev skabt.
Hvor LHC blev tændt, ville mange forskere have sagt, at den næste store teori er en såkaldt supersymmetri, som tilføjer lignende, men meget mere massive tvillingpartnere til alle kendte partikler. En eller flere af disse tunge partnere kunne have været en perfekt kandidat til de partikler, der udgør det mørke stof. Og supersymmetrien begynder at få styr på tyngdekraften og forklarer, hvorfor den er så meget svagere end de tre andre fundamentale kræfter. Før Higgs’ opdagelse håbede nogle forskere, at bosonen ville ende med at være lidt anderledes end det, som standardmodellen forudsagde, og dermed antyde en ny fysik.
Men da Higgs dukkede op, var den utrolig normal, præcis i det masseområde, hvor standardmodellen sagde, at den ville være. Selv om dette er en stor bedrift for standardmodellen, har det efterladt fysikerne uden nogen gode spor at gå videre med. Nogle er begyndt at tale om de tabte årtier på jagt efter teorier, der lød godt på papiret, men som ikke synes at stemme overens med de faktiske observationer. Mange håber, at LHC’s næste dataindsamlingskørsler vil hjælpe med at rydde op i noget af dette rod.
LHC lukkede ned i december 2018 for at gennemgå to års opgraderinger og reparationer. Når det kommer online igen, vil det være i stand til at smadre atomer sammen med en lille stigning i energi, men med dobbelt så mange kollisioner pr. sekund. Hvad den så vil finde, er der ingen, der kan gætte på. Der er allerede snak om en endnu kraftigere partikelaccelerator, der skal erstatte den, og som skal ligge i samme område, men være fire gange så stor som LHC’s. Den enorme erstatning kan tage 20 år og 27 milliarder dollars at bygge.