O Grande Colisor de Hádrons (português brasileiro) ou Grande Colisor de Hadrões (português europeu) (em inglês: Large Hadron Collider) - LHC da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear, é o maior acelerador de partículas e o de maior energia existente do mundo. Seu principal objetivo é obter dados sobre colisões de feixes de partículas, tanto de prótons a uma energia de 7 TeV (1,12 microjoules) por partícula, ou núcleos de chumbo a energia de 574 TeV (92,0 microjoules) por núcleo. O laboratório localiza-se em um túnel de 27 km de circunferência, bem como a 175 metros abaixo do nível do solo na fronteira franco-suíça, próximo a Genebra, Suíça.
O LHC começou a ser construído em 1998 com a colaboração de mais de 100 países, conta com um túnel de 27 km de circunferência, ao custo de aproximadamente 7,5 bilhões de euros em 2010, está funcionando desde 10 de setembro de 2008. A primeira colisão entre prótons ocorreu em 30 de março de 2010.
Em 19 de setembro de 2008, ocorreu um incidente no setor 3-4 do LHC que resultou em grande vazamento de hélio no túnel. Segundo uma nota de imprensa publicada pelo CERN no dia seguinte, foram feitas investigações preliminares que apontaram como provável causa do problema um defeito na ligação elétrica entre dois ímãs, o que causou a falha mecânica.
A Organização informou na nota que o setor teria de ser objeto de reparos, o que interromperia o funcionamento do LHC por, no mínimo, dois meses. Os reparos demorariam apenas alguns dias, mas o setor onde ocorreu o incidente deve ser esfriado para tornar possível a manutenção, consequentemente levando mais tempo.
Depois de ficar desligado por quatorze meses, o LHC foi religado na sexta-feira, dia 20 de novembro de 2009, segundo James Gilles, porta-voz do CERN.
Os primeiros testes duram apenas uma fração de segundo, onde as partículas somente podem dar meia-volta ou uma volta em torno do anel do acelerador. A circulação de partículas no gigantesco equipamento começará em um primeiro momento em baixa energia, com 450 GeV, e quando os cientistas injetarem feixes em direções opostas se produzirão, a essa velocidade, as primeiras colisões.
A partir de então, o experimento consistirá em ir aumentando progressivamente a potência da circulação dos prótons, até chegar ao momento mais esperado e temido por alguns: as primeiras colisões de partículas a velocidade próxima à da luz, cujos primeiros cálculos apontam para que possa ocorrer dois meses após seu religamento.
Nesse momento, serão recriados os instantes posteriores ao Big Bang, o que dará informações chaves sobre a formação do universo e confirmará, ou não, a teoria da física baseada no Bóson de Higgs.
Em 2016, os operadores de máquinas focaram no aumento da luminosidade para colisões próton-próton. O valor de cálculo foi atingido primeiro 29 de junho. Em 2017, a luminosidade foi aumentada ainda mais e atingiu o dobro do valor de design. O número total de colisões também foi maior do que em 2016. A operação física de 2018 começou em 17 de abril e parou em 3 de dezembro, incluindo quatro semanas de colisões entre chumbo e chumbo. Em 2022 o LHC está saindo da hibernação gradualmente com feixes de prótons em energia relativamente baixa, mas eles aumentarão para uma energia recorde planejada de 13,6 trilhões de elétron-volts.
Nos próximos anos, o maior acelerador de partículas do mundo será superalimentado, aumentando o número de colisões de prótons por segundo em um fator de dois e meio. Quando o trabalho estiver concluído em 2026, os pesquisadores esperam desbloquear algumas das questões mais fundamentais do universo. Quando foi desativado em dezembro de 2018, o LHC gerava cerca de 300 gigabytes de dados a cada segundo, totalizando 25 petabytes (PB) por ano.
Run 3: terceira rodada operacional (2022)
No Run 3, todos os experimentos do LHC estarão analisando territórios anteriormente inexplorados em várias frentes.
Instalado no túnel do anterior LEP (ver foto à direita), e depois de ter sido completamente esvaziado antes de ser preparado como LHC, tem forma circular e um perímetro de 27 quilômetros. Ao contrário dos demais aceleradores de partículas, a colisão será entre prótons (português brasileiro) ou protões (português europeu), e não entre pósitrons e elétrons (como no LEP), entre prótons e antiprótons (como no Tevatron) ou entre elétrons (português brasileiro) ou electrões (português europeu) e prótons (como no HERA). O LHC irá acelerar os feixes de prótons até atingirem 7 TeV (assim, a energia total de colisão entre dois prótons será de 14 TeV) e depois fá-los-á colidir em quatro pontos distintos. A luminosidade nominal instantânea é 1034 cm−2s−1, a que corresponde uma luminosidade integrada igual a 100 fb−1 por ano. Com esta energia e luminosidade espera-se observar o bóson de Higgs e assim confirmar o modelo padrão das partículas elementares.
Sua construção e entrada em funcionamento foram alvo de um filme da BBC sobre um possível fim do mundo, e gerou alguma polêmica na Europa.
Possui um túnel a 100 metros ao menos debaixo da terra na fronteira da França com a Suíça, onde os prótons são acelerados no anel de colisão que tem cerca de 8,6 km de diâmetro.
Amplificadores serão usados para fornecer ondas de rádio que são projetadas dentro de estruturas repercussivas conhecidas como cavidades de frequência de rádio. Exatamente 1232 ímãs bipolares supercondutores de 35 toneladas e quinze metros de comprimento agirão sobre as transferências de energias dentro do LHC.
Os detectores de partículas ATLAS, ALICE, CMS e LHCb, que monitorizam os resultados das colisões, possuem mais ou menos o tamanho de prédios de cinco andares (entre 10 e 25 metros de altura) e 12 500 toneladas. O LHC custou cerca de três bilhões de euros ao contribuinte europeu.
Muitos físicos esperam que o Grande Colisor de Hádrons (LHC) ajude a responder a algumas das questões fundamentais em aberto da física, que concernem às leis básicas que governam as interações e forças entre as partículas elementares e a estrutura profunda do espaço e do tempo, particularmente a inter-relação entre a mecânica quântica e a relatividade geral.