Kako radi LHC

LHC se sastoji od podzemnog prstena obima 26 659 metara smeštenog na dubini između 75 i 150 metara i akceleratorskih struktura (radiofrekventnih uređaja, vakumskih cevi i magneta) neophodnih za ubrzavanje i usmeravanje dva snopa čestica tokom njihovog kruženja kroz cevi.

Kroz dve cevi akceleratorskog prstena snopove čestica "vodi" jako magnetno polje koje proizvodi superprovodni magneti. Bez magnetnog polja čestice bi se kretale po pravoj liniji i ukoliko je energija čestica veća potrebno je jače polje za savijanje njihove putanje. Superprovodni magneti su sastavljeni od posebnih provodnika (niobijum titanijuma) i ohlađeni pomocu 96 tona tečnog helijuma do radne temperature od 1.9 kelvina (-271 C) da bi se postiglo stanje superprovodnosti. U tom stanju električna struja teče kroz provodnik praktično bez otpora i gubitaka energije, što omogućava stvaranje izuzetno jakog magnetnog polja. Snop čestica kroz cevi akceleratora usmerava 1232 dipolnih magneta, od kojih je svaki dugačak 14.3 m i tezak 3.5 t. Dodatnih 392 kvadrupolnih magneta koristi se za fokusiranje snopa, da bi se povećala verovatnoća sudara na mestima gde se ukrštaju snopovi čestica. Pored ovih, jos oko 4000 korekcionih magneta koristi se za fino podešavanje orbite snopa.

Čestice u snopu ubrzavaju radiofrekventni (RF) rezonatori i elektricno polje tako što se svaki put kada čestica prođe kroz elektricno polje RF-a, deo energije radio talasa predaje česticama.

LHC je projektovan da ubrza protone do energije od 7 TeV, tako da će ukupna energija sudara biti 14 TeV. Na toj energiji protoni ce se kretati brzinom 99.9999991% brzine svetlosti i obilaziće LHC prsten 11000 puta u sekundi (90 mikrosekundi za jedan obilazak).

Kroz cev akceleratora protoni se neće kretati kontinuirano već grupisani u 2808 skupina tako da će se interakcije između dva snopa dešavati u vremenskim razmacima od 25 nanosekundi. Međutim, na samom početku rada vremenski razmaci ce biti nešto duži (75 ns) pošto će LHC raditi samo sa nekoliko skupina protona.

Pre nego što budu ubrizgani u LHC prsten, protoni će se kretati kroz lanac akceleratora Linac2/PSB/PS/SPS koji će povećati energiju protona od 50 MeV (energija na izlazu iz linearnog čestičnog akceleratora Linac2) do 450 GeV (energija na izlazu iz Super Proton Sinhrotrona). Kada dostignu maksimalnu energiju protoni će se sudarati na 4 mesta, u LHC prstenu, gde se presecaju protonski snopovi i gde su oko tačke sudara raspoređeni detektori koji će registrovati čestice koje su nastale u sudaru.

Takođe, u toku rada, manji deo vremena (oko jedan mesec) LHC će ubrzavati i jone olova do energije od 1,150 TeV po nukleonu.