อนุภาค นักทฤษฎีสตริงหวังว่าเครื่องชนอนุภาคแฮดรอนจะเปลี่ยนความคิดของผู้วิจารณ์ พวกเขากำลังมองหาสัญญาณของความสมมาตร ตามแบบมาตรฐานอนุภาคทุกตัวจะมีสารต่อต้าน ตัวอย่างเช่น ตัวต้านอนุภาคสำหรับอิเล็กตรอน อนุภาคที่มีประจุลบคือโพซิตรอน สมมาตรยิ่งยวดเสนอว่าอนุภาคก็มีคู่ซูเปอร์เช่นกัน ซึ่งก็มีคู่ของมันเอง นั่นหมายความว่าทุก อนุภาค มีสามอนุภาค แม้ว่าเราจะไม่เห็นการบ่งชี้ถึงพันธมิตรระดับสูงเหล่านี้โดยธรรมชาติ
แต่นักทฤษฎีหวังว่าเครื่องชนอนุภาคแฮดรอน จะพิสูจน์ได้ว่าพวกเขามีอยู่จริง อนุภาคยิ่งยวดอาจอธิบายสสารมืด หรือช่วยให้แรงโน้มถ่วงเข้ากับแบบจำลองมาตรฐานโดยรวมได้ เครื่องชนอนุภาคแฮดรอนตามตัวเลข เครื่องชนอนุภาคแฮดรอนเป็นเครื่องจักรขนาดใหญ่และทรงพลัง ประกอบด้วย 8 ภาคแต่ละเซ็กเตอร์เป็นส่วนโค้งที่ปลายแต่ละด้าน ถูกล้อมรอบด้วยส่วนที่เรียกว่าส่วนแทรก เส้นรอบวงของเครื่องชนอนุภาคแฮดรอน
ซึ่งสามารถวัดได้ที่ 27 กิโลเมตรประมาณ 16.8 ไมล์ ท่อเร่งความเร็วและห้องชนอยู่ใต้ดิน 100 เมตรประมาณ 328 ฟุต นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรสามารถเข้าถึงอุโมงค์บริการ ที่เครื่องจักรตั้งอยู่ได้โดยการลงลิฟต์และบันไดที่ตั้งอยู่หลายจุดตามเส้นรอบวง ของเครื่องชนอนุภาคแฮดรอน เซิร์นกำลังสร้างโครงสร้างเหนือพื้นดินซึ่งนักวิทยาศาสตร์ สามารถรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูล ที่เครื่องชนอนุภาคแฮดรอนสร้างขึ้น
เครื่องชนอนุภาคแฮดรอนใช้แม่เหล็กเพื่อควบคุม ลำแสงของโปรตอนขณะที่พวกมันเดินทางด้วยความเร็วแสง 99.99 เปอร์เซ็นต์ แม่เหล็กมีขนาดใหญ่มาก หลายก้อนมีน้ำหนักหลายตัน มีแม่เหล็กประมาณ 9,600 ชิ้นในเครื่องชนอนุภาคแฮดรอน แม่เหล็กจะเย็นลงถึง 1.9 องศาเคลวินประมาณ -271.25 เซลเซียสหรือ -456.25 ฟาเรนไฮต์ นั่นเย็นกว่าสุญญากาศของอวกาศ เมื่อพูดถึงสุญญากาศลำแสงโปรตอน ภายในเครื่องชนอนุภาคแฮดรอนขนาด
ซึ่งจะเคลื่อนที่ผ่านท่อที่เซิร์น เรียกว่าสุญญากาศสูงพิเศษ เหตุผลในการสร้างสุญญากาศดังกล่าว ก็เพื่อหลีกเลี่ยงการนำอนุภาคโปรตอนมาชนกัน ก่อนที่จะถึงจุดชนกันที่เหมาะสม แม้แต่ก๊าซโมเลกุลเดียวก็อาจทำให้การทดลองล้มเหลวได้ มีพื้นที่หกแห่งตามเส้นรอบวง ของเครื่องชนอนุภาคแฮดรอน ซึ่งวิศวกรจะทำการทดลองได้ ลองนึกถึงพื้นที่แต่ละแห่งราวกับว่ามันเป็นกล้องจุลทรรศน์ด้วยกล้องดิจิทัล กล้องจุลทรรศน์บางส่วนมีขนาดใหญ่มาก
การทดลองของ ATLAS เป็นอุปกรณ์ที่มีความยาว 45 เมตร สูง 25 เมตรและหนัก 7,000 ตัน เครื่องชนอนุภาคแฮดรอน และการทดลองที่เชื่อมต่อกันมีเซนเซอร์ประมาณ 150 ล้านตัว เซนเซอร์เหล่านั้นจะรวบรวมข้อมูล และส่งไปยังระบบคอมพิวเตอร์ต่างๆจากข้อมูลของเซิร์น จำนวนข้อมูลที่รวบรวมระหว่างการทดลองจะอยู่ที่ประมาณ 700 เมกะไบต์ต่อวินาที MB/s เป็นประจำทุกปี หมายความว่าเครื่องชนอนุภาคแฮดรอน จะรวบรวมข้อมูลประมาณ 15 เพตะไบต์
นั่นคือค่าไฟฟ้าเกือบ 30 ล้านดอลลาร์ต่อปีสำหรับสิ่งอำนวยความสะดวก ที่มีต้นทุนมากกว่า 6 พันล้านดอลลาร์ในการสร้าง เครื่องชนอนุภาคแฮดรอนโปรตอนยอดเยี่ยม หลักการเบื้องหลังเครื่องชนอนุภาคแฮดรอน นั้นค่อนข้างเรียบง่าย ขั้นแรก คุณยิงลำแสงของอนุภาค 2 ลำไปตามทางเดิน 2 ทาง ลำหนึ่งไปตามเข็มนาฬิกาและอีกลำหนึ่งเดินทวนเข็มนาฬิกา คุณเร่งลำแสงทั้ง 2 ให้เข้าใกล้ความเร็วแสง
จากนั้นคุณหันลำแสงทั้ง 2 เข้าหากันและดูว่าเกิดอะไรขึ้น อุปกรณ์ที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนั้นซับซ้อนกว่ามาก เครื่องชนอนุภาคแฮดรอน เป็นเพียงส่วนหนึ่งของเครื่องเร่งอนุภาค โดยรวมของเซิร์นก่อนที่โปรตอนหรือไอออนจะเข้าสู่ พวกเขาได้ผ่านขั้นตอนต่างๆมาแล้ว มาดูอายุการใช้งานของโปรตอน ที่ผ่านกระบวนการเครื่องชนอนุภาคแฮดรอน
ประการแรก นักวิทยาศาสตร์จะต้องนำอิเล็กตรอนนั้น ออกจากอะตอมของไฮโดรเจนเพื่อผลิตโปรตอน จากนั้น โปรตอนจะเข้าสู่ LINAC2 ซึ่งเป็นเครื่องจักรที่ยิงลำแสงของโปรตอนไปยังเครื่องเร่งความเร็วที่เรียกว่า PS Booster เครื่องเหล่านี้ใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าโพรงความถี่วิทยุเพื่อเร่งโปรตอน โพรงมีสนามไฟฟ้าความถี่วิทยุที่ผลักลำโปรตอนให้มีความเร็วสูงขึ้น แม่เหล็กขนาดยักษ์สร้างสนามแม่เหล็กที่จำเป็น เพื่อให้ลำโปรตอนอยู่ในเส้นทาง
โดยลำแสงหนึ่งจะเคลื่อนที่ตามเข็มนาฬิกา และอีกลำหนึ่งจะหมุนทวนเข็มนาฬิกา ภายในเครื่องชนอนุภาคแฮดรอน ลำแสงจะเร่งความเร็วอย่างต่อเนื่อง ใช้เวลาประมาณ 20 นาทีที่ความเร็วสูงสุด ลำแสงจะเคลื่อนที่รอบ 11,245 รอบต่อวินาที ลำแสงทั้ง 2 มาบรรจบกันที่จุดใดจุดหนึ่งจากทั้งหมด 6 แห่งในตำแหน่งเครื่องตรวจจับ เครื่องชนอนุภาคแฮดรอนที่ตำแหน่งนั้น จะมีการชนกัน 600 ล้านครั้งต่อวินาที
เมื่อโปรตอน 2 ตัวชนกันมันจะแตกออกเป็นอนุภาคที่เล็กกว่า ซึ่งรวมถึงอนุภาคของอะตอมที่เรียกว่าควาร์ก และแรงบรรเทาที่เรียกว่ากลูออน ควาร์กไม่เสถียรมากและจะสลายตัวในเสี้ยววินาที เครื่องตรวจจับรวบรวมข้อมูลโดยการติดตามเส้นทางของอนุภาคในอะตอม จากนั้นเครื่องตรวจจับจะส่งข้อมูลไปยังกริดของระบบคอมพิวเตอร์ ไม่ใช่ว่าโปรตอนทุกตัวจะชนกับโปรตอนอื่น แม้จะมีเครื่องจักรที่ล้ำหน้าอย่างเครื่องชนอนุภาคแฮดรอน
ซึ่งก็เป็นไปไม่ได้ที่จะกำหนดลำแสงของอนุภาคที่เล็กเท่าโปรตอน เพื่อให้อนุภาคทุกตัวชนกับอีกอนุภาคหนึ่ง โปรตอนที่ไม่ชนกันจะต่อในลำแสงไปยังส่วนทิ้งลำแสง ส่วนที่ทำจากกราไฟต์จะดูดซับลำแสงไว้ที่นั่น ส่วนทิ้งคานสามารถดูดซับคานได้หากมีสิ่งผิดปกติภายใน เครื่องชนอนุภาคแฮดรอน
บทความที่น่าสนใจ : รถยนต์ การศึกษาและการอธิบายเกี่ยวกับเครื่องยนต์สองจังหวะ
