سرن، شبیه ساز آغاز عالم

دستاوردهای مهم و تعیین کننده ای در زمینه های هسته ای و ذرات بنیادین در این مرکز انجام گرفته است که از مهمترین آنها می توان به کشف دو بوزون Z و W و تعیین تعداد نوترینوهای سبک اشاره کرد.

آزمایشات سرن در دو دهه اخیر وارد مرحله فیزیک انرژی های بالا شده که هدف آن بررسی برهم‌کنش های بین ذرات بنیادین (ذرات بدون ساختار) در برخوردهای پرانرژی (بالای یک گیگا الکترون ولت) است. در همین راستا طراحی و ساخت برخورد دهنده بزرگ ذرات، معروف به ال اچ سی از سال 1998 آغاز شد و در سال 2008 به بهره برداری رسید. LHC  بزرگترین شتابدهنده ذرات پرانرژی در دنیاست و شامل تونلی دایره ای شکل به طول 27 کیلومتر است که در در عمق 100 متری سطح زمین واقع شده است.

این برخورد دهنده عظیم که با هدف برخورد دو پروتون، هرکدام تا انرژی 7 ترا الکترون ولت، آغاز به کار کرده است در سال 2010 به انرژی 3.5 ترا الکترون ولت رسید که بیشترین انرژی دست یافته توسط بشر تا آن زمان بود. در سال 2012  انرژی هر باریکه از پروتون‌ها به 4 ترا الکترون ولت رسید و پس از دو ماه کارکرد در اوایل سال 2013 این ماشین غول پیکر خاموش شد تا خود را برای دسترسی به انرژی های بالاتر در سال 2015 آماده کند.

در جولای سال 2012 شواهدی بر مشاهده ذره ای جدید موسوم به هیگز توسط دو آشکارساز اطلس (ATLAS) و سی ام اس (CMC) واقع در LHC اعلام شد که وجود این ذره از سال 1960 توسط دانشمندانی چون  فرانسوا انگلرت، که اولین مقاله را در این باب منتشر کرد و پس از او  پیتر هیگز، دیک هیگن و جری گورالینک پیش بینی شده بود.

پیتر هیگز، که در دهه 60 نظریه شکست ناگهانی تقارن درمیدان های الکتروضعیف یا همان "ساز و کار هیگز" را مطرح کرده بود، در سن 83 سالگی پس از اعلان خبر مشاهده علایم هیگز اعلام کرد: انتظار نداشتم در زمان حیاتم خبر کشف بوزون هیگز را بشنوم! وی تا کنون موفق به دریافت جوایز زیادی در این باره شده بود و به اعتقاد بسیاری از فیزیکدانها از جمله استفان هاوکینگ با اعلان مشاهد شواهد وجود این ذره در جولای 2012 احتمال دریافت جایزه نوبل فیزیک 2012 نیز توسط پیتر هیگز زیاد بود ولی در کمال ناباوری این اتفاق نیفتاد و جایزه نوبل 2012 به فیزیکدانان مکانیک کوانتومی رسید.

مدل استاندارد ذرات بنیادی برهم کنش های سه نیروی الکترومغناطیس، هسته ای ضعیف و هسته ای قوی و ذرات بنیادین دخیل در این برهم کنش ها را توصیف می کند، مدل استاندارد در اواخر قرن بیستم مراحل تکمیلی را طی کرد و چون طیف وسیعی از نتایج آزمایشگاهی را دربر داشت به " نظریه تقریبا همه چیز!" معروف شد، ولی امروزه اشکالاتی در مدل استاندارد یافت شده (از جمله توصیف جرم نوترینوها، انرژی تاریک و ..) و دانشمندان در تلاش برای ابداع و تثبیت نظریه هایی چون " فرای مدل استاندارد" هستند.

بوزون هیگز تنها ذره باقیمانده در مدل استاندارد بود که مشاهده نشده بود چرا که به علت جرم زیاد احتیاج به آزمایشهای با انرژی بسیار بالا بود که اخیرا این انرژی در مرکز آزمایشگاهی بزرگ سرن تامین شد، این بوزون منشا جرم ذرات و همچنین توصیف کننده اختلاف جرم بین ذرات بنیادین است و مشاهده آن، خلا  مدل استاندارد را پر می کند.

تولید و مشاهده بوزون هیگز در LHC وضعیت جهان را در کسری از ثانیه پس از انفجار بزرگ BIG Bang بازسازی می‌کند و امکان بررسی آغاز شکل گرفتن کائنات فراهم خواهد شد. البته شایان ذکر است که این بازسازی هیچ خطری برای زمین و ساکنان آن نداشته چرا که علاوه بر بسیار کوچکتر بودن ابعاد این آزمایش نسبت به مقیاس بیگ بنگ حقیقی، از 4.5 میلیار سال پیش تا کنون نیز پرتوهای کیهانی پیوسته زمین را بمباران می کنند و برخوردهای نظیر برخورد ذرات در LHC  تولید شده که هیچ تاثیری روی حیات در زمین نگذاشته است!