大型強子對撞器

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大型強子對撞器(Large Hadron Collider，LHC)是一座位於瑞士日內瓦近郊歐洲核子研究組織CERN的粒子加速器與對撞機，作為國際高能物理學研究之用。(全球定位點：北緯46度14分00秒，東經6度03分00秒) LHC目前仍在建造當中，預計2007年11月開始運作，到時將成為世界上最大的粒子加速器設施。LHC是一個國際合作的計劃，由34國超過兩千位物理學家所屬的大學與實驗室，所共同出資合作興建的。
LHC包含了一個圓周為27公里的圓形隧道，因當地地形的緣故位於地下50至150公尺之間。[1] 這是先前大型電子正子加速器 (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。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，另有安裝其他的偏向磁鐵及聚焦磁鐵。
兩個對撞加速管中的質子，各具有的能量為 7 TeV (兆 電子伏特)，總撞擊能量達 14 TeV之譜。每個質子環繞整個儲存環的時間為 89 微秒 (microsecond)。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，最短碰撞周期為 25 奈秒 (nanosecond)。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，碰撞周期為 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), 大型離子對撞器(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)離子可加速到1150 TeV。
由於LHC有著對工程技術上極端的挑戰，安全上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，而丟棄全部的加速粒子可相當於一個小型的爆炸。