Il 10 settembre 2008, gli scienziati dell'Organizzazione europea per la ricerca nucleare (CERN), Ginevra, hanno eseguito la prima operazione di prova di quella che era stata descritta come la macchina più grande e l'esperimento scientifico più ambizioso mai costruito: il Large Hadron Collider (LHC ). Per il test gli scienziati hanno guidato con successo fasci di particelle subatomiche attorno a una struttura ad anello che aveva una circonferenza di circa 27 km (17 mi) e formava il cuore del collisore. La struttura si trovava in un tunnel circolare sotterraneo che il CERN aveva originariamente costruito per un precedente acceleratore di particelle chiamato Large Electron-Positron Collider (1989-2000). Il tunnel si trovava sotto il confine franco-svizzero vicino a Ginevra a una profondità di 50–175 m (165–575 piedi).
L'LHC è stato progettato per inviare due fasci di adroni (protoni e altre particelle che sono composte da quark) in direzioni opposte attorno alla struttura ad anello. Inizialmente, sarebbero stati utilizzati protoni (nuclei di idrogeno), ma in seguito furono pianificati esperimenti con ioni pesanti come i nuclei di piombo, che consistono in protoni e neutroni. All'interno dell'LHC le particelle viaggiavano in canali evacuati a un vuoto superiore a quello dello spazio profondo e raffreddati entro due gradi dallo zero assoluto. Durante il funzionamento su vasta scala, le particelle sarebbero accelerate a velocità entro un milionesimo di percento della velocità della luce. In quattro punti del tunnel, i percorsi delle particelle si intersecavano in modo che alcune particelle si schiantassero l'una nell'altra e producessero un gran numero di nuove particelle.Enormi magneti del peso di decine di migliaia di tonnellate e banchi di rivelatori raccoglierebbero e registrerebbero le particelle prodotte in ogni punto di collisione. Con la massima potenza, le collisioni tra protoni avrebbero avuto luogo a un'energia combinata fino a 14 trilioni di elettronvolt, circa sette volte maggiore di quella raggiunta in precedenza da qualsiasi altro acceleratore di particelle.
Il progetto LHC ha richiesto un quarto di secolo per realizzarsi. La pianificazione iniziò nel 1984 e nel 1994 l'organo di governo del CERN diede il via libera definitivo al progetto. Molte migliaia di scienziati e ingegneri di dozzine di paesi sono stati coinvolti nella progettazione, pianificazione e costruzione dell'LHC e il costo della sua costruzione è stato di oltre $ 5 miliardi. La prima operazione su vasta scala dell'LHC era stata programmata per la fine del 2008 ma è stata rinviata al fine di indagare e riparare una perdita che si è sviluppata nel sistema di raffreddamento dell'elio del collisore a causa di un malfunzionamento elettrico.
Uno degli obiettivi del progetto LHC era comprendere la struttura fondamentale della materia ricreando le condizioni estreme che, secondo la teoria del big bang, si sono verificate nei primi momenti dell'universo. (L'alta energia coinvolta aveva portato alcuni critici a sostenere che l'LHC potrebbe creare un piccolo buco nero che potrebbe distruggere la Terra, ma le revisioni sulla sicurezza da parte degli scienziati hanno confutato tali preoccupazioni e hanno concluso che il collisore non avrebbe prodotto nulla che non fosse già stato prodotto da collisioni di raggi cosmici ad alta energia nell'atmosfera). Per decenni i fisici hanno utilizzato il cosiddetto modello standard per descrivere le particelle fondamentali che compongono la materia. Il modello aveva funzionato bene ma aveva dei punti deboli. Primo, e più importante, non ha spiegato perché alcune particelle hanno massa.Negli anni '60 il fisico britannico Peter Higgs postulò un tipo di particella che interagisce con altre particelle per fornire la loro massa. Le particelle di Higgs non erano mai state osservate, ma ci si aspettava che potessero essere prodotte nelle collisioni ad altissima energia dell'LHC. In secondo luogo, il modello standard richiedeva alcune ipotesi arbitrarie, che alcuni fisici avevano suggerito potrebbero essere risolte postulando una nuova classe di particelle supersimmetriche: queste particelle potrebbero anche essere prodotte dalle collisioni nell'LHC. Infine, l'esame delle asimmetrie tra le particelle e le loro antiparticelle potrebbe fornire un indizio per un altro mistero: lo squilibrio tra materia e antimateria nell'universo.ma ci si aspettava che potessero essere prodotti nelle collisioni ad altissima energia dell'LHC. In secondo luogo, il modello standard richiedeva alcune ipotesi arbitrarie, che alcuni fisici avevano suggerito potrebbero essere risolte postulando una nuova classe di particelle supersimmetriche: queste particelle potrebbero anche essere prodotte dalle collisioni nell'LHC. Infine, l'esame delle asimmetrie tra le particelle e le loro antiparticelle potrebbe fornire un indizio per un altro mistero: lo squilibrio tra materia e antimateria nell'universo.ma ci si aspettava che potessero essere prodotti nelle collisioni ad altissima energia dell'LHC. In secondo luogo, il modello standard richiedeva alcune ipotesi arbitrarie, che alcuni fisici avevano suggerito potrebbero essere risolte postulando una nuova classe di particelle supersimmetriche: queste particelle potrebbero anche essere prodotte dalle collisioni nell'LHC. Infine, l'esame delle asimmetrie tra le particelle e le loro antiparticelle potrebbe fornire un indizio per un altro mistero: lo squilibrio tra materia e antimateria nell'universo.l'esame delle asimmetrie tra le particelle e le loro antiparticelle potrebbe fornire un indizio per un altro mistero: lo squilibrio tra materia e antimateria nell'universo.l'esame delle asimmetrie tra le particelle e le loro antiparticelle potrebbe fornire un indizio per un altro mistero: lo squilibrio tra materia e antimateria nell'universo.
Come per tutti gli esperimenti innovativi, i risultati più entusiasmanti potrebbero essere inaspettati. Secondo il fisico britannico Stephen Hawking, "Sarà molto più eccitante se non troviamo Higgs. Ciò dimostrerà che qualcosa non va e dobbiamo ricrederci. "
