ザLHC(大型ハドロン衝突型加速器) は、人類がこれまでに構築した中で最も強力で複雑な粒子加速器です。 フランスとスイスの国境に位置し、数十年にわたる素粒子物理学の研究の集大成を表しています。 その主な目的は、素粒子物理学のさまざまな理論の予測をテストすることです。 特にスタンダードモデル、 そして、宇宙を支配する基本的な法則についての理解が進むでしょう。
| アクセル | 衝突エネルギー (TeV) | 周囲(km) | 試運転の年 | 加速された粒子 |
|---|---|---|---|---|
| LHC (CERN) | 13.6 | 26.7 | 2008年 | 陽子、重イオン |
| テバトロン (フェルミ研究所) | 1.96 | 6.3 | 1983年 | 陽子、反陽子 |
| RHIC (ブルックヘブン) | 0.5 | 3.8 | 2000年 | 重イオン、陽子 |
| LEP (CERN) | 0.209 | 26.7 | 1989年 | 電子、陽電子 |
ソース ：CERN - 大型ハドロン衝突型加速器そして米国エネルギー省。
LHC はその記念碑的な規模がユニークです。 周囲26.7kmの円形トンネル内に設置され、 最先端の技術を使用して陽子を加速し、ビームあたり 6.8 TeV のエネルギーを記録します。 つまり、質量中心での衝突エネルギーは 13.6 TeV です。 これらの性能を実現するために、粒子は超高真空環境内を循環し、 惑星間空間で遭遇するものと同様であり、-271.3°C (1.9 K) の温度に冷却された超電導磁石によって誘導されます。 宇宙より寒い。
4 つの主要な検出器 (ATLAS、CMS、ALICE、LHCb) が陽子間の衝突を分析します。 ATLAS と CMS という 2 つの汎用検出器は、これまでに製造された最大のマシンの 1 つです。 それらは高さ約 25 メートル、長さ 45 メートル、重量はそれぞれ 7,000 トンを超えます。 これらの検出器は 1 秒あたり最大 10 億件の衝突を記録する必要があります。 これは、革新的なトリガー システムとデータ分析システムの開発を必要とする巨大な IT およびテクノロジーの課題でした。
LHC の最も有名な貢献は、ヒッグス粒子2012 年に、1960 年代に定式化された理論的予測ロバート・ブラウト(1928-2011)、ピーター・ヒッグス(1929-2024) およびフランソワ・アングラート(1932-2023)。 この粒子は、素粒子の質量の原因となるヒッグス場の存在を裏付けています。 しかし、この象徴的な発見を超えて、LHC は多くの分野で大きな進歩をもたらしました。クォーク・グルーオン・プラズマの研究、新しいハドロン粒子の発見、超対称性や暗黒物質などの標準模型を超える物理学の研究です。
注： :
ザヒッグス粒子2012年にLHCでATLASとCMSの実験によって発見されました。 およその質量を持つスカラー粒子 (スピン 0) です。125GeV/c2。 1964年に理論化されたフランソワ・アングラート、ロバート・ブラウトそしてピーター・ヒッグス、それはヒッグス場の量子励起であり、素粒子に質量を与えるメカニズムを担当します。 そのデモンストレーションにより、電弱対称性の破れイングラートとヒッグスは 2013 年ノーベル物理学賞を受賞しました。
LHC は、前例のない国際的な科学協力の成果です。 実験には100カ国以上から1万人以上の科学者や技術者が参加する。 このコラボレーションは政治や文化の枠を超え、 これは、基礎的な知識のプロジェクトを中心に団結する人類の能力を示しています。 建設予算は約46億ユーロに達し、 加盟国間で共有されるケルンおよびその他の貢献国。
LHCの開発は、さまざまな技術分野で大きな革新をもたらしました。 超電導磁石、高真空システム、粒子検出器、分散コンピューティング システムは、エンジニアリングの限界を押し広げてきました。 これらの進歩は、医療（医療画像処理、ハドロン療法）、コンピューティング（大規模データ処理）、超電導材料などの他の分野に具体的な影響を及ぼします。
LHC は HL-LHC (高輝度 LHC) プログラムで進化を続けており、今後大幅に向上します。 2029 年からの衝突件数。 このアップデートにより、10 倍のデータが収集されます。 感度を高めてまれな現象を検出し、新しい物理学を発見する可能性があります。 同時に、科学界はすでにさらに野心的な後継者を計画しています。 円周100kmのFuture Circular Collider（FCC）のようなものです。
物質の核心：陽子の秘められた謎 
電子がほとんど動かないのに電場が30万km/sで伝わる仕組み 
なぜ物質は物質をすり抜けないのか？ 
磁石：冷蔵庫の小さな磁石から浮上列車まで 
電子のスピンから磁気へ：ミニ磁石の出現 
自由電子：衝突する玉から踊る波へ 
水の異常性：宇宙で普通で豊富な分子
塵とは何か？棚に積もるものから惑星を構成するものまで
熱と温度：しばしば混同される2つの熱的概念
電弱力：電磁気力と弱い相互作用の統一
特殊相対性理論：新しい物理学の始まり
ヒッグス粒子：基本的な力の統一
量子もつれ：2つの粒子が1つになるとき！
ペンタクォーク：宇宙のパズルの新しいピース！
なぜ希ガスは希少なのか？
ブラウン運動：2つの世界をつなぐもの
アルベルト・アインシュタインの1905年の4つの論文
なぜ核融合はそんなに多くのエネルギーを必要とするのか？
ファインマンダイアグラムと素粒子物理学
星は鉄より重い元素を作ることができない：核の不安定性の壁のために
ベータ崩壊とは何か？
プランクの壁の理論
絶対真空はユートピアか？
巨大加速器：なぜLHCは世界で唯一なのか
ハドロンの世界：LHCから中性子星まで
アルファ、ベータ、ガンマ線：その違いを理解する
ナノ粒子の世界：見えない革命
シュレーディンガーの猫
永久インフレーション
波とは何か？
量子場理論：すべては場である
量子コンピュータ：科学的革命と技術的課題
ボーズ＝アインシュタイン凝縮
物理学における場の概念
確率の雲から粒子へ：量子力学における電子
エントロピーとは何か？無秩序と情報の核心への旅
ベータ崩壊とニュートリノ：質量とスピンの物語
时空：空間と時間の統合、この概念を理解する
時間の測定：科学的・技術的課題
物理定数と宇宙定数：すべての起源となる普遍的な数字
分光法：尽きることのない情報源
宇宙の化学コード：元素の存在比と起源
原子の大きさ
磁気と磁化：なぜ一部の物質は磁気を持つのか？
クォークとグルーオン：閉じ込めの物語
量子状態の重ね合わせ
アルファ崩壊（α）
電磁誘導の方程式
融合と分裂：2つの核反応、2つのエネルギー経路
古代の原子から現代の原子へ：原子モデルの探求
質量の起源：慣性と重力の間
原子核から電気へ：原子力発電所の解剖
コーヒー1杯を温めるのに何個の光子が必要か？
原子を見る：原子構造の探求
量子力学のトンネル効果
エントロピー：時間とは何か？
物質の12の粒子：サブアトミックスケールで宇宙を理解する
原子軌道：原子のイメージ
反物質：反粒子とそのエネルギーの謎
電荷とは何か？
私たちの物質は量子ではない！
なぜ燃料電池に水素を使用するのか？
ニュートンとアインシュタイン：同じ謎に対する2つのビジョン
陽子の質量はどこから来るのか？
アインシュタインの宇宙：相対論的重力理論の物理的基礎
1905年、静かな革命：アインシュタインが自然の法則を書き換えたとき
E=mc²の方程式は本当に何を意味するのか？
波と粒子の間：二重性の謎
水の超臨界状態：液体とガスの間、第四の相か？
量子力学とスピリチュアリティ：世界を見る別の方法