Il Large Hadron Collider (LHC) è il più grande e potente acceleratore di particelle del mondo. E’ stato avviato per la prima volta nel settembre del 2009 ed è al momento la più recente aggiunta al complesso di acceleratori del CERN.

Con una circonferenza di 27 km, è disseminato di magneti superconduttivi e un gran numero di strutture acceleranti incaricate di fornire un boost di energia alle particelle lungo il tragitto.

Dentro l’acceleratore, due fasci di particelle ad alta energia viaggiano ad una velocità vicina a quella della luce finché non vengono fatti collidere.

I due fasci viaggiano in direzioni opposte in delle apposite beam pipes – due tubi mantenuti in condizioni di Ultra Alto Vuoto (UHV).

Questi fasci sono guidati attraverso il percorso dell’acceleratore grazie ad un forte campo magnetico generato dagli elettromagneti superconduttivi costruiti con bobine di speciali cavi elettrici, in grado di operare in uno stato superconduttivo cioè con un alta efficienza conduttiva senza alcuna resistenza ne perdita di energia.

Perché ciò sia possibile, è necessario raffreddare i magneti ad una temperatura di -271,3°C – quasi 1°C più freddo della temperatura dello spazio esterno – con un sistema di distribuzione ad elio liquido a cui è connesso la maggior parte dell’acceleratore.

Migliaia di magneti di differenti tipi e grandezze sono usati per dirigere i fasci all’interno dell’acceleratore, tra cui 1232 magneti a dipoli lunghi 15 metri – incaricati di piegare i fasci – e 392 magneti quadrupoli da circa 5-7 ciascuno, che focalizzano i raggi.

Viene infine usato un altro tipo di magnete per comprimere le particelle più vicine tra loro, appena prima  della collisione, aumentando le probabilità che collidano.

Questo perché le particelle sono minuscole al punto che farle entrare in collisione è difficile come far scontrare a metà strada tra loro due aghi sparati a 10 chilometri di distanza.

Titti i controlli per l’acceleratore, i suoi servizi e l’infrastruttura tecnica sono alloggiati sotto lo stesso centro di controllo del CERN. Da qui i fasci all’interno dell’LHC vengono fatti scontrare in quattro punti attorno all’anello dell’acceleratore, corrispondenti alle posizioni di quattro rivelatori di particelle, CMS, ALICE, ATLAS e LHCb.