大型強子對挵機

大型強子對挵機（英語：Large Hadron Collider，縮寫：LHC）是一座佇瑞士日內瓦近郊歐洲核子研究組織的對舂型粒仔加速器，成做國際高能物理學研究之用。LHC 已經起造完成，二空空八年九月十號開始試運轉，並且成功格維持兩質子束佇軌道中運途，成做世界上大粒的加速器設施。大型強子對挵機是一个國際合作計劃，由全球八十五國中的濟个大學佮研究機構，過八 , 零位物理學家合作起起來，經費一部份來自歐洲核子研究組織會員國提供的年度的預算，以及參與實驗的研究機構所提撥的資金。

大型強子對挵機原計畫佇二空空八年正式運行，但是因為設備故障延遲。二空空九年十一月二三，大型的強子對挵機咧進行矣佇咧修復完成了後的頭一擺試挵。二空一五年四月初五，經過兩年的維護佮升級，大型的強子對挵機器閣再啟動，計劃佇該年熱天進行十三 TeV 質子佮質子相挵實驗，探索無知影領域；比如講，走揣暗物質、分析希望格斯機制、研究夸克-膠仔電漿體等。二空一八年十二月十號起停止運行，進行更新，二空二二年四月二十二閣再投入去運轉。

設計的

LHC 是佇一个圓周為二十七 khí-looh 的圓形隧道內底，這个磅空因為當地形的起落啊若佇地下約是五十至百七十五公尺之間。這是早前大型電子正子對挵機所使用磅空再利用。磅空本身直徑三公尺，就佇仝一平面上，並且穿瑞士佮法國邊境，主要的部份大半个佇法國。雖然磅空本身佇塗跤底，尚有真濟地面設施如冷卻壓縮機，通風設備，控制電機設備，猶閣有冷凍槽等等的建構佇其頂懸。

加速器通道當中，主要是囥兩个質子束管。因為愛維持前所無高能量的粒子，加速管由超導吸石所包覆，伊液態害去冷卻。管中的質子是以顛倒反的方向，踅規个環型加速器運行。除了這以外，佇咧四个實驗相磕點附近，另外有安裝其他的二極偏向吸石佮四極聚焦吸石。

兩个對挵加速管中的質子，目前（二空一八年停機升級進前）以六桱五 TeV 的能量相磕，就挵會到十三按呢 TeV 之多。（設計目標是十四 TeV）每一个質子踅規个儉環境的時間為八十九秒。因為仝步加速器的特性，加速管中的粒仔是以粒子團（bunch）彼个形體，毋是連紲的粒仔流。整個儲存環會有兩千八百空八粒子團，上短相磕週期做二十五奈秒。佇加速器開始運作的初期，將會以軌道內底囥入較少的粒子團的方式運作，相挵週期為七十五奈秒，閣隨提升到設計目標。

佇粒仔入射著主加速環進前，會先經過一系列加速設施，每級提升能量。其中，直線加速器 LINAC 二將產生五十 MeV 能量的質子，接咧質子仝步捒進器（PSB）提升能量到一丈四 GeV。而且質子仝步加速器閣將質子加速至二十五 GeV。最後咧超級質子仝步加速器（SPS）可能提升質子的能量到四仔五 GeV。

佇咧 LHC 增加速環的四个相挵點，分別設有五个偵測器佇咧磕點的地穴中。其中超環面儀器佮欲鬥渺的子線圈是通用型的粒子偵測器。LHCb（LHC 底夸克偵測器）佮大型離子對挵機實驗（ALICE）為物理目標相對確定大型探測器。全部面彈性散射偵測器（TOTEM）， LHCf（LHC 向實驗）佮 LHC 磁單極子和奇異物質探測器（MoEDAL）著較細型的專用偵測器。

LHC 嘛會當提來加速對挵重離子，譬如講鉛離子因為伊的荷質比如講（電荷佮質量的比值）可加速到百一百五十 TeV。

因為 LHC 有著著工程技術上極端的挑戰，安全的確保是極其重要的。當 LHC 開始咧運作的時陣，吸石內底的總能量懸到一百億焦耳，抑若粒子束內底的總能量也有七孵二五億焦耳。只需要十 − 七總粒子能量便會使使超導吸石脫離超導態，挕捒全部加速器內面的粒仔是非常一个小型的爆炸。

佇二空一空年三月二十第一擺成功進行了粒仔挵實驗，並創造懸到七 TeV 的龐大能量。

研究主題

物理學家希望藉加速器對挵機來幫贊𪜶解答下列的問題：

• 標準模型中所流行的造成基本粒子質量的向望格斯機制是事實的諾？是按呢真的話，希望斯粒子有偌濟種唅，質量閣分別是偌濟咧？
• 是按怎萬會引力相對其他的作用力是按呢微微仔弱？重子的質量予人閣較精確的測量的時陣，標準模型是毋是猶閣成立？
• 自然界中粒子敢有相對應的超對稱粒子有存在的？詳見階層的問題。
• 為何「物質」佮「反物質」是毋是稱呼的？詳見 CP 破壞。
• 有閣較懸維持的空間（卡魯鑿-克萊因理論）敢有存在？咱會當看著這啟發弦論的現象無？
• 宇宙有百分之九十六的質能是目前天文學上無法度觀測著的暗物質佮暗能量，遮的組成到底是啥物？
• 是按怎重力比其他三个基本較用力（電磁力、強作用力、弱作用力）差遐濟數量級？
• 佇咧標準模型中有存在佇咧預言以外的其他色夸克存在無？
• 佇早期宇宙以及如今某寡親密而奇怪物體中存在的夸克-膠仔電漿體的性質佮屬性是啥物款？這个問題會佇大型的粒仔對挵機—— ALICE 中研究

重離子對挵機

雖然 LHC 的物理實驗計劃，對研究質重新對挵了後的現象。毋過，若逐年一個月的短期重離子對撞嘛佇實驗計劃內底。雖然其他較輕的離子對挵實驗嘛會用得，目前主要的規劃做鉛離子的對挵實驗。

LHC 升級計劃

有提議佇十冬內 LHC 需要提昇一改硬體性能。 認為講 LHC 需要做基本上硬體的修改以提升伊的「光度」（單位截面相挵發生的頻率）。 理想當中 LHC 升級的途徑將是包含增加粒子束的流量，猶閣有修改兩个需要懸度的區域：ATLAS 佮 CMS 這兩个偵測器來配合。後一代超大型強子對挵機的入射能量需要增加到一 TeV，所以頭前搭入去射裝置嘛需要升級，特別是「超級質子仝步加速器」的部份。

經費支出

LHC 的建造經費上頭仔是一九九五年通過的一筆二十六億瑞朗，另外有一筆兩億一千萬箍瑞朗的經費作為實驗之用。毋過，經費超支。佇二空空一年的一改主要審核預期，將需要增加四億八千萬箍瑞朗佇加速器的建造，和五千萬箍瑞朗的支出佇實驗運作上。同時，因為 CERN 年度預算的縮減，LHC 的完工日期由二空空五年延後到二空空七年四月，使用閣較濟年度預算來支付。 其中增加的一億八千萬箍瑞朗，用超導彼个磁鐵的製造。另外咧，猶閣有咧建置 CMS 的地下洞穴時拄著的工程技術上的困難。 預期的建造總額約為八十億美金。

LHC @ Home

LHC @ home 是一个分散式計算的計畫，用來支持 LHC 起佮學校當咧用。這个計畫是使用 BOINC 平台，來模擬粒子如何佇加速器磅空當中運行。有這个資訊，科學家便會用決定按怎囥吸石佮調整功率，來達到加速軌道運行的穩定。

安全顧慮

CERN 進行一寡研究調查，檢視敢有可能產生譬如講微微仔烏空、微細的奇妙物質（奇異微子）抑是磁單極等危險的事件。這份報告認為講「阮揣無任何會當證實的危害」。 比如講，除非某一个無經證實的理論是著的，若無是無可能產生出小可仔烏洞的。就算真有微微仔烏空產生矣，預期會透過霍金輻射的機制，是真緊就會無去，所以會是無害的。啊若像 LHC 按呢懸能量的加速器的安全性，上有力的論點佇咧一个簡單的事實：宇宙射線的能量比起 LHC 來欲懸出非常濟數量級，日頭系星體對形成到這馬遮爾濟年落來，攏不斷的予宇宙射線轟擊。既然無產生出微烏洞、微細的奇異物質抑是磁單極，日頭、地球佮月球嘛攏無因此予毀掉去。

建設意外佮延遲

二空空五年十月二五，因為天車載貨的意外落落來，造成一位技術人員喪生。

二空空七年三月二七號，由費米實驗室所負責建造，一个用於 LHC 內部的三極低溫超導吸石（屬於聚焦用四極吸石）， 因為架仔的設計不良，佇咧壓力測試的時陣發生破損。雖然無造成人員的傷亡，但是咧煞嚴重影響矣 LHC 開始運作的時程。費米實驗室主任皮呢 ・ 奧登（Pier Oddone）講著：「 佇這个案例中間，咱驚疑的發現著，一个簡單的靜力平衡予人疏忽矣。」這个錯誤存在原始的設計中，而且經過多年來幾若改的審核攏無發現。分析發現，為著欲縮細支撐架的粗幼來達成束流管閣較好的絕緣效果，煞因此無夠之支撐壓力測試的時陣，所施加的外力。詳細的內容會當看著費米實驗室的對外說明，CERN 嘛同意其內容。修復損害的吸石，並且補強八个同型的吸石造成矣 LHC 按算欲開始運行的時程，因此延到二空空七年十一月。

二空空八年九月十九，LHC 第三佮第四段之間，冷煞超導吸石用的液態害去發生了火燒的洩漏，佔總量約三分之一的懸到六噸液態害去漏入去到磅空當中。從到今據推測是因為費米實驗室負責建造的超導體吸石，佇聯接兩个的連接敆流排（bus bar）拋接不良，佇超導高電流的情形下產生了熱量予超導體脫離超導態，電流經過連鞭的高電阻形成做電弧拍迵去冷卻設備的液態害去儲存槽所造成的。依據 CERN 的安全條例，必須愛共吸石升轉到室溫了後詳細檢查才會當繼續運轉，這將需要三到四禮拜的時間。愛閣冷卻回運作溫度，嘛是愛經過三四禮拜的時間，按呢就算直接替換掉拍歹的元件無進行補強作業，嘛是拄好拄著伊預定的年度年度修理的時程，因此欲開始運作將至少可能延到二空空九年春天。

二空空八年十月十六，CERN 發佈去關於液態害去漏洩事件的調查分析，証實在進前推測的為兩超導吸石仔間拍電線所造成的。因為安全條例確實地實行、安全設計攏有正常的頭路、並且咧替換的零件攏有庫存，照目前 CERN 佇二空空八年十二月初五公佈的時程，LHC 欲佇二空空九年熱天開始恢復運轉。

根據二空空九年四月三十號 CERN 的上新公報，LHC 上尾的一段維修偏向吸石完成囥轉去磅空當中，自二空空八年九月十九洩漏事件以來毀損的吸石維修作業總算告一段落。紲落來這个工課，會專注射完成吸石間的連結工作佮預防未來類似洩漏事件的加強監控佮補強作業。佇這改的維修作業，LHC 第三第四段間總共有五十三个吸石被替換掉。其中有十六个損傷無大的吸石，是以良品維修（refurbish）的方式來處理，另外三十七个損害較嚴重的部份，是直接由備品來替換。遮的替換落來的吸石，共這个維修以後做為將來的備品料件使用。目前 LHC 管理部門所規劃的時間，猶原照二空空九年二月九號 CERN 所公佈的，欲佇咧九月底啟動運轉，並按算十月開始對挵實驗。

發現

二空一二年七月四號，歐洲核子研究組織宣布敆牢咧的子線圈發現質量是一百二十五分三 ± 空七六  GeV 的新玻色子，標準差不多四配九；超環面儀器發現質量做一百二十六舂五 GeV 的新玻色子標準差為四允六。物理學者就是認為這兩粒可能就是希望格斯玻色子。歐洲核子研究組織的所長講：「 對一个外行人的角度來講，阮已經發現講希望咱斯玻色子矣；但是一个內行的角度來講，咱猶需要閣較濟的數據。」

一旦共其他種類的敆牢的子線圈互相作用納入計算，這兩个實驗達到局部統計顯著性五个標準差 ─ ─ 錯誤機率低於百萬分之一。佇新聞咧發布進前足長的一段時間，兩个團隊彼此之間袂當互通訊息，按呢才有法度確保每一个團隊得著的結果袂受著另外一个團隊的影響來發生任何的偏差，這嘛會當予兩个團隊獨立得著的研究結果會當互相互相核對。

遮的規格的證據，通過兩个予人隔離團隊佮實驗的獨立確定，已經達到確定發現所需要的正式標準。歐洲核子研究組織的治學態度真嚴謹，毋願引人非議；歐洲核子研究組織表明，新發現的粒仔佮希望斯玻色子符合，毋過物理學者猶未明確認定這粒子就是希望格斯玻色子，猶原需要閣較進一步收集佮分析的數據才會當做定論。嘛會使講，從實驗觀測顯示，新發現的玻色子可能是希望格斯玻色子，足濟物理學者攏認為非常可能是希望呢斯玻色子，這馬已經證實有一个新粒仔存在，但是猶原需要閣較進一步的研究這粒，必須排除這粒無的確毋是希望格斯玻色子的任何可疑的所在。七月三十一號，歐洲核子研究組織的敆牢牢的子線圈小組佮超環面儀器小組分別提交新的偵測結果的論文，將這種疑似希望格斯玻色子的粒仔的質量確定做一件足渺渺的線箍仔的一百二十五葩三 GeV（統計精差：± 空七四、系統精差：± 空七五、統計顯著性：五允八个標準差）佮超環面儀器的一百二十六交零 GeV（統計精差：± 空七四、系統精差：± 空七四、統計顯著性：五允九个標準差）。

二空一三年三月十四，歐洲核子研究組織發佈新聞稿表示進前探測著的新粒子是向時斯玻色子。

二空一四年十一月初九，歐洲核子研究組織宣佈發現兩種次原子粒仔 Xi \ _ b'-和 Xi \ _ b \ *-， 攏是屬於重子（baryon）粒子家族。這兩種粒仔包括一个底夸克、一个奇奇克和一个夸下夸克。

參見

• 走揣希望格斯玻色子時間軸
• 費米國立加速器實驗室
• 高能加速器研究機構
• 國際直線加速器（International Linear Collider）
• LHC @ home
• 超導超大型加速器

外部連結

• 大型強子對挵機計畫網頁
• 加速器物理的挑戰
• BOSTON . COM BigPicture : Large Hadron Collider nearly ready
• 為「大理論」的探索加溫（BBC UK）
• Compact Muon Solenoid（CMS）
• Compact Muon Solenoid（美國合作者）
• ATLAS
• ATLAS（日本合作者）
• LHC-ATLAS 實驗，包含講虛擬的實境（VR）環景相片（愛鬥起來 Quicktime）
• Alice 實驗
• LHCb 實驗
• TOTEM 實驗
• LCG-LHC 計算網格
• LHC 啟動計畫，包含日期，能量佮光度
• 大型強子對挵機：加速器佮實驗－－ 一千六百頁的技術文件（PDF 格式）