LHC (Large Hadron Collider) är ett underverk inom den moderna partikelfysiken som har gjort det möjligt för forskare att undersöka verklighetens djup. Dess ursprung sträcker sig ända tillbaka till 1977, då Sir John Adams, den tidigare direktören för Europeiska organisationen för kärnforskning (CERN), föreslog att man skulle bygga en underjordisk tunnel som skulle kunna rymma en partikelaccelerator som kunde nå extraordinärt höga energier, enligt en historisk artikel från 2015 av fysikern Thomas Schörner-Sadenius.
Projektet godkändes officiellt tjugo år senare, 1997, och byggandet påbörjades av en 27 kilometer lång ring som passerade under den fransk-schweiziska gränsen och som kunde accelerera partiklar upp till 99,99 procent av ljusets hastighet och slå ihop dem. Inom ringen styr 9 300 magneter paket med laddade partiklar i två motsatta riktningar 11 245 gånger i sekunden för att slutligen föra dem samman och kollidera med varandra. Anläggningen kan skapa omkring 600 miljoner kollisioner varje sekund, vilket ger upphov till otroliga mängder energi och, då och då, en exotisk och aldrig tidigare skådad tung partikel. LHC arbetar vid energier som är 6,5 gånger högre än den tidigare rekordhållande partikelacceleratorn, Fermilabs nedlagda Tevatron i USA
LHC kostade totalt 8 miljarder dollar att bygga, varav 531 miljoner dollar kom från USA. Mer än 8 000 forskare från 60 olika länder samarbetar i dess experiment. Acceleratorn tände sina strålar för första gången den 10 september 2008 och kolliderade partiklar med endast en tiomiljondel av den ursprungliga designintensiteten.
Innan den inledde sin verksamhet fruktade vissa att den nya atomkrossaren skulle förstöra jorden, kanske genom att skapa ett allt uppslukande svart hål. Men alla välrenommerade fysiker skulle hävda att sådana farhågor är ogrundade.
”LHC är säker, och alla antydningar om att den skulle kunna utgöra en risk är rena påhittet”, har CERN:s generaldirektör Robert Aymar tidigare sagt till LiveScience.
Det betyder inte att anläggningen inte potentiellt skulle kunna vara skadlig om den används på ett felaktigt sätt. Om du skulle sticka in din hand i strålen, som fokuserar energin från ett hangarfartyg i rörelse ner till en bredd på mindre än en millimeter, skulle den göra ett hål rakt igenom den och sedan skulle strålningen i tunneln döda dig.
Banbrytande forskning
Under de senaste tio åren har LHC krossat atomer tillsammans för sina två huvudexperiment, ATLAS och CMS, som drivs och analyserar sina data separat. Detta för att se till att inget samarbete påverkar det andra och att vart och ett ger en kontroll av sitt systerexperiment. Instrumenten har genererat mer än 2 000 vetenskapliga artiklar om många områden inom den grundläggande partikelfysiken.
Den 4 juli 2012 såg den vetenskapliga världen med spänd andedräkt på när forskarna vid LHC tillkännagav upptäckten av Higgsbosonen, den sista pusselbiten i en fem decennier gammal teori som kallas fysikens standardmodell. Standardmodellen försöker förklara alla kända partiklar och krafter (utom gravitationen) och deras växelverkan. Redan 1964 skrev den brittiske fysikern Peter Higgs en artikel om den partikel som nu bär hans namn och förklarade hur massa uppstår i universum.
Higgs är i själva verket ett fält som genomsyrar hela rymden och drar med sig varje partikel som rör sig genom det. Vissa partiklar släpar långsammare genom fältet, och detta motsvarar deras större massa. Higgsbosonen är en manifestation av detta fält, som fysikerna hade jagat efter i ett halvt sekel. LHC byggdes uttryckligen för att äntligen fånga detta svårfångade byte. När man så småningom fann att Higgsbosonen hade 125 gånger massan av en proton, tilldelades både Peter Higgs och den belgiske teoretiske fysikern Francois Englert Nobelpriset 2013 för att de förutspådde dess existens.
Även med Higgs i handen kan fysikerna inte vila eftersom standardmodellen fortfarande har några hål. För det första handlar den inte om gravitation, som till största delen täcks av Einsteins relativitetsteorier. Den förklarar inte heller varför universum består av materia och inte av antimateria, som borde ha skapats i ungefär lika stora mängder i början av tiden. Och den är helt tyst om mörk materia och mörk energi, som ännu inte hade upptäckts när den skapades.
Innan LHC tändes skulle många forskare ha sagt att nästa stora teori är en så kallad supersymmetri, som lägger till liknande men mycket mer massiva tvillingpartners till alla kända partiklar. En eller flera av dessa tunga partners kunde ha varit en perfekt kandidat för de partiklar som utgör den mörka materian. Och supersymmetrin börjar få grepp om gravitationen och förklarar varför den är så mycket svagare än de andra tre grundläggande krafterna. Innan Higgs upptäckt hoppades vissa forskare att bosonen skulle sluta med att vara något annorlunda än vad standardmodellen förutspådde, vilket tydde på ny fysik.
Men när Higgs dök upp var den otroligt normal, exakt i det massområde där standardmodellen sa att den skulle vara. Även om detta är en stor bedrift för standardmodellen har det lämnat fysikerna utan några bra ledtrådar att gå vidare på. En del har börjat tala om de förlorade årtiondena i jakten på teorier som lät bra på pappret men som inte tycks stämma överens med faktiska observationer. Många hoppas att LHC:s nästa datainsamlingskörningar kommer att hjälpa till att reda ut en del av denna röra.
LHC stängdes i december 2018 för att genomgå två års uppgraderingar och reparationer. När den kommer igång igen kommer den att kunna slå ihop atomer med en liten ökning av energin men med dubbelt så många kollisioner per sekund. Vad den kommer att hitta då är det ingen som kan gissa. Det talas redan om en ännu kraftfullare partikelaccelerator som ska ersätta den, belägen på samma område men fyra gånger större än LHC. Den enorma ersättaren skulle kunna ta 20 år och 27 miljarder dollar att bygga.