The Large Hadron Collider (LHC) adalah keajaiban fizik zarah moden yang telah membolehkan para penyelidik untuk meremukkan kedalaman realiti. Asal-usulnya bermula sepanjang tahun 1977, ketika Sir John Adams, bekas pengarah Organisasi Penyelidikan Nuklear Eropah (CERN), mencadangkan membina sebuah terowong bawah tanah yang dapat menampung pemecut zarah yang mampu mencapai tenaga yang sangat tinggi, menurut Kertas sejarah 2015 oleh ahli fizik Thomas Schörner-Sadenius.
Projek itu telah diluluskan secara rasmi dua puluh tahun kemudian, pada tahun 1997, dan pembinaan bermula pada cincin 16.5 batu panjang (27 kilometer) yang dilalui di bawah sempadan Perancis-Swiss yang mampu mempercepatkan zarah sehingga 99.99 peratus kelajuan cahaya dan menghancurkan mereka bersama-sama. Dalam cincin itu, 9,300 paket panduan magnet zarah yang dikenakan dalam dua arah bertentangan pada kadar 11,245 kali sesaat, akhirnya membawa mereka bersama-sama untuk perlanggaran di kepala. Kemudahan ini mampu menghasilkan kira-kira 600 juta perlanggaran setiap saat, memancarkan jumlah tenaga yang luar biasa dan, sekali-sekala, zarah berat yang eksotik dan tidak pernah dilihat sebelumnya. LHC beroperasi pada tenaga sebanyak 6.5 kali lebih tinggi daripada pemecut zarah memegang rekod sebelum ini, Tevatron menghentikan Fermilab di A.S.
LHC menelan kos sebanyak $ 8 bilion untuk membina, $ 531 juta daripadanya berasal dari Amerika Syarikat. Lebih daripada 8,000 saintis dari 60 negara yang berlainan bekerjasama dalam percubaannya. Pemecut pertama kali menghidupkan rasuknya pada 10 September 2008, zarah bertembung hanya pada sepuluh juta kepanasan reka bentuk asalnya.
Sebelum ia mula beroperasi, ada yang takut bahawa penghancur atom baru akan memusnahkan Bumi, mungkin dengan mencipta lubang hitam yang sangat memakan. Tetapi mana-mana ahli fizik yang bereputasi akan menyatakan bahawa kebimbangan itu tidak berasas.
"LHC selamat, dan sebarang cadangan bahawa ia mungkin menunjukkan risiko adalah fiksyen tulen," kata Ketua Pengarah CERN Robert Aymar kepada LiveScience pada masa lalu.
Itu bukan untuk mengatakan kemudahan itu tidak berpotensi berbahaya jika digunakan secara tidak wajar. Sekiranya anda melekatkan tangan ke dalam rasuk, yang memfokuskan tenaga pengangkut pesawat bergerak ke lebar kurang dari satu milimeter, ia akan membuat lubang melaluinya dan radiasi di dalam terowong akan membunuh anda.
Penyelidikan memecah masuk
Sepanjang 10 tahun yang lalu, LHC telah menghancurkan atom bersama untuk dua eksperimen utama, ATLAS dan CMS, yang mengendalikan dan menganalisis data mereka secara berasingan. Ini adalah untuk memastikan bahawa kedua-dua kerjasama tidak mempengaruhi orang lain dan setiap orang memberi cek kepada percubaan kakak mereka. Instrumen ini telah menghasilkan lebih daripada 2,000 kertas saintifik di banyak bidang fizik zarah asas.
Pada 4 Julai 2012, dunia saintifik menyaksikan dengan nafas teruk sebagai penyelidik di LHC mengumumkan penemuan boson Higgs, sekeping teka-teki terakhir dalam teori lima dekad yang dipanggil Standard Model fizik. Model Standard cuba untuk menjelaskan semua zarah dan kuasa yang diketahui (kecuali graviti) dan interaksi mereka. Kembali pada tahun 1964, ahli fizik British Peter Higgs menulis sebuah kertas mengenai zarah yang kini menanggung namanya, menjelaskan betapa banyaknya massa di alam semesta.
Higgs sebenarnya adalah bidang yang meresap semua ruang dan menyeret setiap zarah yang bergerak melaluinya. Sesetengah zarah bergerak lebih perlahan melalui padang, dan ini sepadan dengan jisim yang lebih besar. Boson Higgs adalah manifestasi bidang ini, yang ahli fizik telah mengejar selama setengah abad. LHC telah dibina dengan jelas untuk akhirnya menangkap kuari ini sukar difahami. Akhirnya mendapati bahawa Higgs mempunyai 125 kali jisim proton, kedua-dua Peter Higgs dan ahli fizik teori Belgium Francois Englert telah dianugerahkan Hadiah Nobel pada tahun 2013 untuk meramalkan kewujudannya.
Walaupun dengan Higgs di tangan, ahli fizik tidak dapat berehat kerana Model Standard masih mempunyai beberapa lubang. Untuk satu, ia tidak menangani graviti, yang kebanyakannya diliputi oleh teori relativiti Einstein. Ia juga tidak menjelaskan mengapa alam semesta diperbuat daripada benda dan bukan antimatter, yang sepatutnya dibuat dalam jumlah yang hampir sama pada permulaan masa. Dan ia sepenuhnya senyap pada perkara gelap dan tenaga gelap, yang masih belum ditemui apabila ia mula dicipta.
Sebelum LHC dihidupkan, ramai penyelidik akan mengatakan bahawa teori hebat yang akan datang adalah satu yang dikenali sebagai supersimetri, yang menambah pasangan kembar yang serupa tetapi lebih besar kepada semua zarah yang diketahui. Satu atau lebih daripada rakan kongsi berat ini mungkin menjadi calon yang sempurna untuk zarah-zarah yang membentuk masalah gelap. Dan, supersimetri mula mendapat pegangan graviti, menjelaskan mengapa ia jauh lebih lemah daripada tiga kekuatan asas yang lain. Sebelum penemuan Higgs, sesetengah saintis berharap boson itu akan menjadi sedikit berbeza daripada apa yang diperkatakan oleh Model Standard, membayangkan fizik baru.
Tetapi apabila Higgs muncul, ia sangat normal, betul-betul di dalam jisim di mana Model Standard berkata ia akan menjadi. Walaupun ini adalah pencapaian yang hebat untuk Model Standard, ia telah meninggalkan pakar fizikal tanpa sebarang petunjuk yang baik untuk meneruskan. Ada yang mula bercakap tentang dekad-dekad yang hilang mengejar teori-teori yang terdengar baik di atas kertas tetapi seolah-olah tidak sesuai dengan pemerhatian sebenar. Ramai yang berharap bahawa pengambilan data LHC seterusnya akan membantu menyelesaikan beberapa kekacauan ini.
LHC ditutup pada Disember 2018 untuk menjalani dua tahun peningkatan dan pembaikan. Apabila ia kembali dalam talian, ia akan dapat menghancurkan atom bersama dengan sedikit peningkatan dalam tenaga tetapi dua kali ganda jumlah perlanggaran setiap saat. Apa yang akan ditemui kemudiannya adalah meneka sesiapa pun. Ada sudah bercakap tentang pemecut zarah yang lebih kuat untuk menggantikannya, yang terletak di kawasan yang sama tetapi empat kali saiz LHC. Penggantian yang besar itu boleh mengambil masa 20 tahun dan $ 27 bilion untuk dibina.
