大強子對撞機

大型強子對撞機（Large Hadron Collider，簡稱LHC）是一座位於瑞士日內瓦近郊歐洲核子研究組織CERN歐洲核子研究組織European Organisation for Nuclear Research的對撞型粒子加速器，作為國際高能物理學研究之用。


研究主題
1.希格斯機制
2.精準測量重子
3.是否有超對稱粒子存在
4.為何物質與反物質是不對稱的
5.更高維度的存在
6.暗物質與暗能量
7.為何萬有引力如此小
設計與構造


LHC是在一個圓周為27公里的圓形隧道內，該隧道因當地地形的起伏而位於地下約50至150公尺之間。這是先前大型電子正子對撞機（LEP）所使用隧道的再利用。隧道本身直徑三公尺，位於同一平面上，並貫穿瑞士與法國邊境，主要的部份大半位於法國。雖然隧道本身位於地底下，尚有許多地面設施如冷卻壓縮機，通風設備，控制電機設備，還有冷凍槽等等建構於其上。
加速器通道中，主要是放置兩個質子束管。由於須維持前所未有高能量的粒子運行，加速管由超導磁鐵所包覆，以液態氦來冷卻。管中的質子是以相反的方向，環繞著整個環型加速器運行。除此之外，在四個實驗碰撞點附近，另有安裝其他的二極偏向磁鐵及四極聚焦磁鐵。
兩個對撞加速管中的質子，初步將以 5 TeV（Tera Electron Volt, 兆電子伏特）的能量對撞，總撞擊能量達10 TeV之多。（設計目標為14 TeV）每個質子環繞整個儲存環的時間為89 微秒 。因為同步加速器的特性，加速管中的粒子是以粒子團（bunch）的形式，而非連續的粒子流。整個儲存環將會有2800個粒子團，最短碰撞週期為25奈秒 。在加速器開始運作的初期，將會以軌道中放入較少的粒子團的方式運作，碰撞週期為 75 奈秒，再逐步提升到設計目標。
在粒子入射到主加速環之前，會先經過一系列加速設施，逐級提升能量。其中，由兩個直線加速器所構成的質子同步加速器（PS）將產生50 MeV的能量，接著質子同步推進器（PSB）提升能量到1.4GeV。而質子同步加速環可達到26 GeV的能量。低能量入射環（LEIR）為一離子儲存與冷卻的裝置。反物質減速器（AD）可以將3.57 GeV的反質子，減速到2 GeV。最後超級質子同步加速器（SPS）可提升質子的能量到450 GeV。
在LHC加速環的四個碰撞點，分別設有五個偵測器在碰撞點的地穴中。其中超環面儀器（ATLAS）與緊湊渺子線圈（CMS）是通用型的粒子偵測器。其他三個（LHC底夸克偵測器（LHCb）, 大型離子對撞機（ALICE）以及全截面彈性散射偵測器（TOTEM）則是較小型的特殊目標偵測器。
LHC也可以用來加速對撞 重離子，例如 鉛（Pb）離子因其荷質比(電荷和質量的比值)可加速到1150 TeV。
由於LHC有著對工程技術上極端的挑戰，安全的確保是極其重要的。當LHC開始運作時，磁鐵中的總能量高達100億焦耳（GJ），而粒子束中的總能量也高達725百萬焦耳（MJ）。只需要10−7總粒子能量便可以使超導磁鐵脫離超導態，而丟棄全部加速器中的粒子可相當於一個小型的爆炸。
於2010年3月20日首度成功進行了粒子撞擊實驗 , 並創造了高達7萬億電子伏特的龐大能量。