How big is 대형 강입자 충돌기?

대형 강입자 충돌기, 곧 LHC는 입자 가속기이다. 아주 작은 입자를 가속해 서로 충돌시키는 장치이다. 주 고리는 둘레가 26.7킬로미터이고 지름이 약 8.5킬로미터이다. LHC는 제네바 근처 지하 터널에 있으며, 프랑스와 스위스의 국경을 가로지른다.

크기

유럽입자물리연구소(CERN)는 LHC를 운영하며, 고리의 둘레, 곧 고리를 한 바퀴 도는 거리를 26,659미터로 제시한다. 고리는 완벽한 원이 아니다. 휘어진 호 8개를 곧은 구간 8개로 이은 모양이다. 약 8.5킬로미터라는 지름은 둘레를 원주율(약 3.14)로 나눈 값이므로 꽤 정확한 근삿값이다.

터널 자체는 훨씬 좁다. 휘어진 구간에서 터널의 안쪽 지름은 3.7미터이다. 터널은 지표면 아래 45~170미터에 있으며, 제네바 호수 쪽으로 완만하게 기울어진 면 위에 놓여 있다.

고리의 대부분은 자석으로 채워져 있다. 주 편향 자석 1,232개는 각각 길이가 15미터이므로, 모두 합치면 고리의 약 18.5킬로미터, 곧 69퍼센트를 차지한다.

크기 비교

고리의 지름은 에베레스트산의 높이와 거의 같다. 고리는 지름이 약 8.5킬로미터이고, 에베레스트산은 해발 8,849미터이다.
마라톤 거리인 42.195킬로미터를 달리는 주자는 고리를 약 1.6바퀴 돌게 된다.
엔드존까지 포함해 길이가 각각 110미터인 약 240개의 미식축구장을 끝과 끝을 맞대어 한 줄로 늘어놓으면 고리의 둘레에 이른다.
터널의 지름은 키가 1.7미터인 사람의 2배를 조금 넘는다. 그러나 터널이 이루는 고리의 지름은 터널 지름의 약 2,300배이다.

내부에서 일어나는 일

보통 양성자로 이루어진 입자 빔 두 개가 서로 다른 관 안에서 고리를 반대 방향으로 돈다. 각 빔은 1초에 고리를 11,245바퀴 돈다. 거리로는 1초에 약 30만 킬로미터로, 빛의 속도에 매우 가깝다.

에너지를 잃지 않고 전기를 흘리는 초전도 자석이 휘어진 구간에서 빔의 방향을 꺾어 준다. 이 자석이 작동하려면 −271.3 °C까지 식혀야 하는데, 우주 공간보다도 더 차가운 온도이다. 빔은 고리 위 네 곳에서 충돌하도록 되어 있으며, 그곳에 놓인 대형 검출기가 튀어나오는 입자를 기록한다.

2026년 현재 CERN은 LHC를 세계에서 가장 크고 가장 강력한 입자 가속기라고 설명한다. 2012년 7월 CERN의 과학자들은 힉스 보손의 발견을 발표했다. 이 발견은 기본 입자가 질량을 얻는 과정을 설명하려고 1964년에 처음 제안된 개념을 확인해 주었다.