10. septembra 2008 bol v CERNe uvedený do prevádzky Veľký hadrónový urýchľovač alebo Large Hadron Collider (LHC).
Výstavba
Tunel s urýchľovačom bol postavený v roku 1980 a bol v ňom najprv "Veľký elektrónovo-pozitrónový urýchľovač" (Large Electron-Positron Collider, LEP). Ten bol prevádzkovaný od 1989 až 2000. Potom v ňom bol vybudovaný LHC.
Zaujímavosťou je, že tunel nie je umiestnený vodorovne, ale má mierny sklon, pretože vtedajšie technológie neboli schopné zaistiť hĺbenie tunelu cez niektoré horniny. Tunel prechádza medzi hranicami Francúzska a Švajčiarska v štyroch miestach, ale jeho väčšia časť leží vo Francúzsku. Napriek tomu, že je tunel pod zemou, na povrchu sa nachádzajú niektoré budovy umožňujúce jeho funkčnosť (napr. kompresory, ventilácia, chladiace zariadenia a ovládacia stanica).
Obavy verejnosti
Vedci aj laici, ktorí nie sú súčasťou komunity okolo LHC, vyjadrili znepokojenie, že LHC môže spustiž niektoré teoretické katastrofy, ako napríklad vytvorenie stabilnej čiernej diery.
Tu je nutné poznamenať, že na Zem dopadajú kozmické lúče s omnoho väčšou energiou, ako je schopný vygenerovať LHC. Mikroskopické čierne diery sa tiež vyparujú tak rýchlo, že nestihnú pohltiť okolitú hmotu.
Roky bezproblémovej prevádzky LHC tiež dokázali, že takéto senzačné katastrofické scenáre sa nenaplnia.
Experimenty a detektory
ALICE
Pre experiment ALICE sa budú v LHC zrážať ióny olova, aby sa tak vytvorili podmienky zhodné s tými po veľkom tresku. Získané dáta umožnia fyzikom študovať stav hmoty nazývaný kvark-gluónová plazma, ktorá pravdepodobne existovala po veľkom tresku. Protóny a neutróny sú tvorené kvarkami (protón: 2 kvarky up a 1 kvark down, neutrón: 2 kvarky down a 1 kvark up), ktoré držia pohromade vďaka iným časticiam, ktoré nazývame gluóny. Gluóny pôsobia na kvarky tak veľkou silou, že samostatný kvark ešte nebol objavený. Kolízia v LHC spôsobí teploty vyššie než 100 tisíc násobok teploty v jadre Slnka. Fyzici dúfajú, že pri týchto podmienkach sa protóny a neutróny roztavia a uvoľnia tak kvarky.
ATLAS
ATLAS je jedným z viacúčelových detektorov v LHC. Ide o veľký a komplexný súbor detektorov v tvare valca s priemerom 25 m a dĺžkou 45 m. Je umiestnený v podzemnej hale približne 100 m pod povrchom zeme. Skúma fyzikálne procesy vo väčšom rozsahu než napríklad ALICE. Výskumný program ATLASu je orientovaný na časticovú fyziku, vrátane pátrania po Higgsovom bozóne. Ďalej je výskum orientovaný na na pátranie po extra dimenziách a časticiach, ktoré by mohli tvoriť temnú hmotu.
CMS
Podobne ako ATLAS aj CMS bude skúmať väčšiu časť časticovej fyziky, vrátane Higgsovho bozónu, extra dimenzií a častíc, ktoré by mohli tvoriť temnú hmotu. Je zrejmé, že CMS skúma rovnaké problémy ako ATLAS, rozdiel je ale v spôsobe akým to robí. Na rozdiel od ATLASu použije CMS iba jeden obrí elektromagnet cylindrického tvaru (solenoid). Solenoid je zložený z cylindrickej cievky supravodivých káblov. Tento gigantický magnet je schopný vytvoriť magnetické pole veľkosti 4 tesla (zhruba 100 tisíckrát väčšie ako magnetické pole Zeme).
LHCb
LHCb sa špecializuje na preskúmanie drobných rozdielov medzi hmotnou a antihmotou študovaním častíc zvaných kvark b (b znamená bottom - spodný). Detektor by mal zodpovedať, prečo sa zdá, že vesmír je zložený takmer výhradne z hmoty a nie z antihmoty.
TOTEM
Experiment TOTEM sa zameria na skúmanie javov, ktoré sa nevošli do škály úloh pre viacúčelové detektory ATLAS a CMS. Bude merať veľkosť častíc a presne monitorovať luminozitu LHC. K tomuto musí byť TOTEM schopný detegovať častice produkované veľmi blízko lúčov obiehajúcich v LHC. To vyžaduje detektory v špeciálne navrhnutých vákuových komorách zvaných rímske hrnce (Roman pots), pripojených k rúrkam s lúčmi.
LHCf
LHCf má za úlohu simulovať kozmické žiarenie v laboratórnych podmienkach pomocou častíc vytvorených v LHC. Je to najmenší experiment, čo do počtu vedcov (22). Kozmické žiarenie je spôsobené nabitými časticami z vesmíru, ktoré neustále bombardujú zemskú atmosféru.
Objav Higgsovho bozónu
Doteraz najvýznamnejší objav LHC je potvrdenie existencie Higgsovho bozónu zo 4. júla 2012.
Objav bol medzníkom v histórii vedy a zaujal pozornosť svetovej verejnosti. Rok nato bola François Englertovi a Peterovi Higgsovi udelená Nobelova cena za fyziku za ich predpoveď, ktorú pred desiatkami rokov urobili spolu so zosnulým Robertom Broutom o novom fundamentálnom poli známom ako Higgsovo pole. Higgsovo pole preniká vesmírom a prejavuje sa existenciou Higgsovho bozónu, pričom dáva hmotnosť elementárnym časticiam.
Len za desať rokov od tohoto objavu fyzici urobili obrovské kroky vpred v našom chápaní vesmíru. Nielenže v krátkom čase potvrdili, že častica objavená v roku 2012 je skutočne Higgsovým bozónom, ale tiež umožnili výskumníkom začať vytvárať obraz o všeprenikajúcej prítomnosti Higgsovho bozónu v našom vesmíre desatinu miliardtiny sekundy po Big Bangu.
ATLAS a CMS namerali hmotnosť Higgsovho bozónu na 125 miliárd elektrónvoltov (GeV) s pôsobivou presnosťou takmer 1 promile. Hmotnosť Higgsovho bozónu je základnou konštantou prírody, ktorej hodnota nie je predpovedaná Štandardným modelom. Navyše, spolu s hmotnosťou top kvarku, najťažšej známej elementárnej častice, a spolu s niektorými ďalšími parametrami, môže hmotnosť Higgsovho bozónu určovať stabilitu vesmírneho vákua.
Nástupca
V týchto chvíľach je už navrhnutý nástupca LHC, takzvaný FCC (Future Circular Collider), ktorý bude väčší a výkonnejší - dĺžka 100km namiesto 27, a bude dosahovať energie 100 TeV namiesto 13,6 TeV. Stavať sa má začať okolo roku 2040 a stavba má trvať asi 10 rokov.
