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究竟是什么是大型强子对撞机，这个机器有什么用？
2012年下半年，欧洲核子中心集结了三千多位的科学家，一起见证了历史性的一刻。这是怎么回事呢？其实，在1964年，英国物理学家彼得·希格斯与比利时物理学家弗朗索瓦·恩格勒通过理论的研究，预言世界上存在着希格斯粒子。所以，在过去的很长一段时间里，数千位科学家经过漫长的实验，在几百万亿次的实验数据中寻找。最终，在2012年5月13日与6月10日这两个重要的日子，发现了希格斯粒子的存在。
大型强子对撞机，是高能物理学研究的实验工具之一。发现希格斯粒子的每一次实验，都需要通过大型强子对撞机将两束质子加速至接近光速的状态相撞。因为质子的直径实在太小，所以两颗质子能碰撞在一起的概率就像大海捞针一样。目前，世界上规模最大的大型强子对撞机是欧洲核子中心。而当欧洲核子中心的科学家欢聚一堂，庆祝见证历史的一刻时，远在美洲大陆的美国科学家心里可不好受。因为早在上个世纪，美国曾试图建设世界上最大的强子对撞机，但因为一些意外，最终夭折了。
我们知道，质能方程是爱因斯坦的伟大发现。在过去，从来没有人考虑过质量与能量的关系。而爱因斯坦却发现，质量与能量之间能进行互换。这项发现直接为世界打开了一扇新的大门，为紧急的能源危机带来了一线生机。质能方程最早的应用是核武器，相对于传统的炸药，原子弹单位释放能源有着巨大的优势。例如美国在二战期间对日本投放了两颗原子弹，直接迫使日本投降，结束二战。而美国政府看到质能方程对人类生活的重要性后，于是就想通过制造大型强子对撞机，对粒子进行更深入地研究。
很快，美国就有科学家提出了大型强子对撞机的建设方案。这项工程的粒子加速周长高达80米，于是，科学家们就想把这一工程建设在地下79米的地方。此外，为了建设强大的电场，科学家们还计划利用超导偶极磁铁在极低的温度下的性质。所以，这项工程不仅需要大量的超导偶极磁铁，还需要在附近建设一座制冷工厂来维持大型强子对撞机的极低温度运行。这项工程的最终目的，是将两束质子加速至接近光速的状态，在一个直径为4厘米的管道中相撞。
但科研项目总是需要大量的科研资金，大型强子对撞机也不例外，莱德曼作为当时项目的倡导者，一直在游说美国政府为此买单。然而，莱德曼申请的预算是44亿美元，可工程还未进行到一半，花费的资金已经超过了80亿美元。最终，这一项目不幸被砍掉。
有人说，大型强子对撞机是地球上最冷的地方之一，为什么这么说？
液态氦在大型强子对撞机（LHC）内外的复杂管道中不断流动，由于这个低温冷却系统，它比星际空间还要冷。那么，为什么它需要保持如此寒冷呢？欧洲核子研究组织(CERN)的低温团队负责人Serge Claudet说，如果不保持低温，磁铁就无法工作。
缠绕的电缆使大型强子对撞机的强大电磁铁能够携带11,800安培的电流，大致相当于一个小闪电。对于一根手指宽的电缆来说，要承载这么大的电流而不烧毁，它必须是一种超导体。超导体是一种具有零电阻的电流导体。每次你打开灯时，你可以看到有电阻。如果一个灯泡的灯丝是由超导线材制成的，它既不产生热量也不发光，电力直接流过。
大多数工业超导体只有在绝对零度（-273.15摄氏度）以上的低温下才能获得超导的神奇特性。大型强子对撞机位于一个相当温暖的隧道中，大约27摄氏度。为了使超导磁体不受这种温和气候的影响，工程师们用多层绝缘材料来保护核心，每一层都比下一层更冷，就像一个俄罗斯嵌套的娃娃。大型强子对撞机（LHC）是地球上最冷的地方之一。它的主磁铁在1.9K（-271.3°C）的温度下运行，甚至低于外太空的2.7K（-270.5°C）。为了使大型强子对撞机达到这个温度，120吨的液态氦在加速器的静脉中流过一个封闭的循环。
大型强子对撞机的冷却系统由八个氦气冷却器的低温岛组成。加速器上的每个偶数点（2、4、6和8点）都有两个制冷器，一个来自LEP时代，另一个来自LHC启动时期的较新的制冷器。石蜡冰箱由两个盒子组成，一个在隧道上的冷面，另一个在隧道的下游，从室温的20K(-253.15°C)和20K的4.5K冷却氦气--位于洞内的一个装置在1.9K的温度下产生超流体氦气。
科学家们对强子对撞机的研究，都有哪些发现？
在我国的西藏羊八井地区，一个探测反物质的实验基地中，我国与意大利的科学家们正在一起组建着一个粒子探测阵列的反物质试验站；这个反物质的试验站在整体上布局呈为一个地毯式分布局面，该探测反物质试验站的总体面积区域达到1万多平米的范围，在这个高海拔地带的高原上，这台反物质的探测器设备，将能够清晰的接收到来自宇宙空间中，各种高能射线的物质信号；当然，还可以在其中通过探测器去搜索和寻找到宇宙中反物质的粒子。
在过去，我国的科学家与意大利的科学家们已经在羊八井地区建设过一个箱式的探测器工作站，从这个工作站正常运行后的第一天，便就接收到了来自宇宙中的正电子与μ子等高能粒子的信号；而本次新建的这处反物质探测器的阵列基地，则是由很多的探测器所一起组成的一个反物质探测试验站，就像地毯一样铺设在我国青藏高原的地面上。
当然，这样的探测器阵列在海拔较高的高原上将会拥有更大的探测面积，而且在这些探测器中彼此之间紧密的结合后，还能够更好地接收到宇宙中所有的高能射线的物质，能够避免掉一些不必要的科研损失。
这一对宇宙空间射线物质的探测工作，从这处探测器铺设开始的第一天，一直到试验平台调试完备后，其间所需要建设工期就花费掉了大约两年的时间，自从这个反物质探测器的阵列基地建设完成后，将使得这里成为世界上海拔最高的反物质探测试验的唯一工作站。
当我们人类想要获取到太阳系之外更多的物质标本时，这些物质的标本唯一来源便就是宇宙空间中的那些高能射线物质；当然，科学家们从很久以前，就开始对宇宙中的高能射线物质进行了详细的研究；随着后来宇宙大爆炸的理论被提出后，科学家们又开始了新的反物质研究方向，试图从那些来自宇宙中高能射线的物质中，来寻找到任何有关反物质方面的痕迹。
但是，直到目前现在为止，科学家们对于反物质的探索与搜寻的研究工作上，始终都没有真正取得过任何突破性成果。
上个世纪时，美国的奋进号航天飞机将阿尔法磁谱仪送入太空后，科学家们也在马不停蹄的开展着各种反物质的研究，在地面上有些科学家们则开始在实验室的环境中，模拟着宇宙中的环境来努力探索寻找着可能出现的反物质粒子；同时，还有在欧洲的核子研究中心，这里的科学家们则是通过一台大型强子对撞机来实现对粒子的物质进行加速，以便让科学家们能成功地“制造”出一些类似反物质的粒子元素，并且能够在其中粒子处于加速的同时，使得这些反物质能在对撞机中停留上一段时间，便于科学家们后期开展下步反物质的研究工作。
其实，在欧洲的这处核子研究的中心里，其所使用的大型强子对撞机，是当今世界上科研设备能量最大的粒子对撞机的系统；这台极其先进的对撞机设备，就是为了科学家们能通过高能粒子之间的对撞，来研究我们整个的宇宙起源问题而建立的，目的就是为了发现和解释出当今时代，那些物理学理论上可能存在的问题，以及那些还没有被物理科学家所验证证实过的物理科学中存在的现象。
强子对撞机是一台特殊的科研设备，它在运转中能够轻松的使反粒子的物质运行速度变的缓慢下来；科学家们就是依靠对撞机其中的强磁场环境，才能够成功的束缚住了其中的一些反质子的物质，并且还可以让反质子之间的碰撞来制造出一些反氢原子的物质。
当对撞机中强磁场消失后，从质子中相互对撞而来的反氢原子的物质便失去了束缚，这以此形成一系列与对撞机装置内壁上发生反应后形成了碰撞并直接解体；科学家们利用这种强磁场的环境，能够将其中生成的一部分反物质的粒子被束缚在1000秒的时间范围内，虽然这个1000秒极其短暂的时间，在我们的日常生活中显得很微不足道，但是从这些微观世界中的原子尺度上，1000秒的时间范围几乎就是等同于原子的一生。
接下来，让我们来看看科学家们是如何来使这些反物质的粒子运转运行的；首先，科学家们在这台强子对撞机中，利用了激光或者微波的射线形式对反物质的粒子进行照射，以期对反物质的内部结构进行深入的分析，并且还可以在研究这种反物质与普通物质之间，粒子发生的反应上究竟会有哪些不同的结果。
其次，这些对撞机中的质子结构都是位于原子核区域中心的部分，其中的一些电子会围绕着质子来作旋转的运动，这两种物质之间在相互运动中就组成了一个原子的结构；因此，科学家们在利用激光束对着这些后来反质子的物质进行照射，来寻找并测算出这种物质的结构质量，比较出该物质与质子彼此之间相互不同之处。
目前，科学家们对于质子的质量测定上已经可以精确到小数点后的第9位数，当然在这个数值的尺度上，其中的质子与反质子之间的物质质量仍然是呈现为一个相同的水平；那么仅从这一点上来看，质子与反质子之间即便相互存在着一定程度上的性质区别，但是这种程度上的区别在微观的世界中也是极其微小的。
或许，为了证实这些微观世界中极其微小的差异，这才使得科学家们认为普通的物质组成了我们整个世界的基础，也能够说明了我们的世界就是由普通物质而不是由反物质所构成的世界。
参与到这项科学研究中的科学家罗布▪汤普森教授认为：“所有的科学研究人员为了寻找到反物质都付出了不懈的努力；尽管此次的实验中发现的反物质粒子极其微少，但是这些研究中的成果，却反映了整个宇宙反物质世界中的冰山一角；但这个实验研究成果的发现，是一个十分重大的意义，因为这是代表了我们人类对于探索反物质的研究上取得又一个突破，能够让我们在未来去更好地深入到整个宇宙中，进一步去探索整个宇宙的背后起源的奥秘。”
当然，对于科学家们而言，这项强子对撞机的实验所取得研究成果，使得科学界上一片振奋，其中一位英国的物理学家查尔顿教授就曾发表过自己的一些看法，他认为欧洲在核子的研究中，其实早在1995年时，就已经成功的制造出了一些反氢原子的物质；但是那个时候由于对撞机的技术水平有限，使得这些反物质的粒子在对撞机中，能够存在的时间仅仅只有区区的几微秒的时间，之后这些反物质便和对撞机周围的氢原子再次发生相撞并瞬间湮灭了。
当然，这一次的强子对撞机实验，使得科学家们在得到了充分的反氢原子后，便立即利用强磁场的环境，来成功地将这些反物质的粒子停留下了一段时间；在这些反物质停留下来的这段时间里，科学家们因此才能够对其中的反氢原子的物质进行更加详细深入的科学研究；
以此，使得这次对撞机科学研究的实验结果与研究成果，带动了我们人类整个反物质的科学研究水平向前迈出了一大步，这次强子对撞机的实验结果，是我们现代时期整个物理科学领域中，一个最为重要的突破。
大型强子对撞机是什么？
大型强子对撞机是粒子物理科学家为了探索新的粒子，和微观量化粒子的‘新物理’机制设备，是一种将质子加速对撞的高能物理设备。欧洲大型强子对撞机是现在世界上最大、能量最高的粒子加速器。大型强子对撞机坐落于日内瓦附近瑞士和法国的交界侏罗山地下100米深，总长17英里（含环形隧道）的隧道内。
大型强子对撞机将是世界上最大、能量最高的粒子加速器，来自大约80个国家的7000名科学家和工程师。由40个国家建造。是一种将质子加速对撞的高能物理设备。它是一个圆形加速器，深埋于地下100米，它的环状隧道有 27 公里长，坐落于在瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心（又名欧洲粒子物理实验室），横跨法国和瑞士的边境。
当两个质子束在环形隧道中沿着反方向运动的时候，强大的电场使它们的能量急剧增加。这些粒子每运行一圈，就会获得更多的能量。要保持如此高能量的质子束继续运行需要非常强大的磁场。这么强的磁场是由冷却到接近绝对零度的超导电磁体产生的。物理学家们最希望建造的是一个30公里长的机器，它能以至少5千亿电子伏的能量将电子和正电子一起粉碎。
目前；对撞机已经发现了‘希格斯粒子希格斯玻色子的存在，升级后发现‘夸克奇异重子’五种夸克的‘味变’集合体存在，改造升级能量的加大还会‘探索发现’超对称粒子和希格斯耦合粒子与粒子的额外维相存在。这个加速器、它的仪器和技术方面的基础设施的操作器，都安装在欧洲粒子物理研究所控制中心的同一座建筑内。在这里，大型强子对撞机内的粒子流将在加速器环周围的4个区域相撞，这4个区域与粒子探测器的位置相对应。
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