Zderzenia protonów
Ogromna maszyna, jaką jest LHC, przyspiesza i steruje biliony protonów tak, by zderzały się z bilionami innych protonów. Celem tych działań jest uzyskanie odpowiedzi na fundamentalne pytania i zrozumienie Natury. Jednak co dokładnie dzieje się podczas zderzeń protonów?
Protony składają się z kwarków powiązanych ze sobą przez gluony, dlatego w zderzeniach protonów zderzają się poszczególne kwarki lub gluony.
Obrazek poniżej przedstawia dwa protony przed zderzeniem. W każdym z nich widoczne jest "morze" kwarków i gluonów. Czemu jest ich tak dużo? Przecież uczymy się, że proton składa się tylko z trzech kwarków? Rzeczywiście, mówimy, że proton składa się z trzech kwarków walencyjnych, ale oprócz nich jest jeszcze wiele kwarków i antykwarków wirtualnych (z "morza") pochodzących od gluonów.
Jaki jest skutek takiego zderzenia?
Gdy protony zderzają się z tak wielką energią jak w LHC, powstaje wiele cząstek wszelakich typów, takich, z których składa się zwykła materia, oraz tych, które występowały jedynie niedługo po Wielkim Wybuchu.
Te nowe cząstki są zwykle znacznie cięższe od cząstek zderzających się, dzięki związkowi między energią i masą: E=mc2. W uproszczeniu: energia dostarczana w zderzeniu może pojawić się jako masa! Dlatego w zderzeniach proton-proton może zdarzyć się prawie wszystko, o ile zachowane zostaną pewne podstawowe prawa, takie jak zachowanie energii i pędu.