Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) est un accélérateur de particules à haute énergie. L’accélérateur est financé par l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire, la plus grande organisation mondiale de physique des particules, et passe par la France et la Suisse. Le Grand collisionneur de hadrons est l’accélérateur de particules le plus puissant au monde et est capable de faire entrer en collision des protons à des énergies allant jusqu’à quatorze mille milliards d’électrons-volts, ainsi que des particules plus lourdes, telles que des noyaux de fer. On espère que les expériences menées au Grand collisionneur de hadrons pourront aider à résoudre des questions de physique fondamentale, telles que la nature de la masse et l’existence de dimensions supplémentaires.
Le Grand collisionneur de hadrons est situé dans un tunnel circulaire souterrain d’une circonférence d’environ 10.5 miles (17 km), autrefois utilisé pour abriter un ancien accélérateur de particules. Les particules sont injectées dans le tunnel à des vitesses élevées dans des directions opposées, puis sont accélérées par de puissants champs magnétiques. Garder les particules dans un faisceau, alors qu’elles circulent dans le tunnel à une vitesse proche de la lumière, est assez difficile ; de grands aimants supraconducteurs sont nécessaires pour fournir la force nécessaire. Lorsque deux particules entrent en collision, l’énergie cinétique des particules crée une panoplie de produits de collision exotiques et de courte durée.
Le Large Hadron Collider intègre six détecteurs différents, dans le but de découvrir ce que sont ces nouvelles particules et comment elles se comportent. De nombreuses théories de la physique des particules prédisent que le Grand collisionneur de hadrons sera suffisamment puissant pour créer de nouvelles particules, telles que le boson de Higgs, ou des partenaires supersymétriques de particules communes. Si ces particules sont détectées, elles confirmeront nos théories actuelles sur la structure de l’univers ; des particules inattendues, ne faisant partie d’aucune théorie actuelle, peuvent également apparaître.
Certains craignent que le Grand collisionneur de hadrons ne crée une particule, telle qu’un Strangelet stable, qui pourrait provoquer une réaction en chaîne dans la matière ordinaire et finir par détruire la Terre. Il n’y a pas de théorie unique et unifiée de la physique des particules, et certaines théories suggèrent que cela peut être possible, tandis que d’autres l’excluent complètement. La Terre a longtemps été exposée au rayonnement des rayons cosmiques, qui a beaucoup plus d’énergie par particule que tout ce qui est produit au Grand collisionneur de hadrons ; cependant, ces rayons peuvent avoir des propriétés différentes de celles des protons utilisés dans les expériences de physique.