Глибоко під землею, недалеко від Женевського озера, на великому адронному колайдері (LHC) прискорювача частинок в CERN, Європейської організації з ядерних досліджень, величезні детектори просіюють потік субатомних частинок і збирають гігантські обсяги даних, які аналізуються за допомогою потужних алгоритмів. Сучасні технології роблять крихітні частинки, які утримують космос разом, видимими у більшому масштабі.
У 2012 році в CERN віхою у фізиці елементарних частинок стало відкриття бозона Хіггса. Вчені Роберт Браут, Франсуа Енглер і Пітер Хіггс вперше передбачили його існування ще в 1960-х роках. Власне кажучи, відповідно до тогочасної стандартної моделі фізики елементарних частинок, ніякої маси бути не могло. Передбачається, що субатомні частинки рухаються зі швидкістю світла. Але, як зазначалося раніше, це означало б, що вони не повинні мати маси. Тим не менш, троє дослідників розробили теорію поля Хіггса. Згідно з цією теорією, поле Хіггса уповільнює найдрібніші частинки – порівнянно з крихітними кульками, що летять крізь мед, – надаючи їм інерцію, а отже, масу. І через 50 років нарешті відбувся великий прорив: в експериментах на LHC протони розганяли майже до швидкості світла, щоб дозволити їм зіткнутися один з одним. У цьому процесі бозони Хіггса вивільнялися з поля Хіггса, і таким чином можна було виміряти їх і довести, що вони насправді існують. Так було доведено існування матерії. Хіггс і Енглер отримали Нобелівську премію з фізики за свою теорію в 2013 році, а Браут помер у 2011 році.
Дослідження, проведені в CERN, включають наукову роботу в захоплюючих масштабах. Створена в 1954 році, дослідницька організація щороку отримує майже один мільярд євро від 22 країн-членів і наразі у ній працюють понад 2500 науковців. Над експериментами CERN працюють понад 12 000 запрошених науковців з усього світу. Найбільша в світі лабораторія фізики елементарних частинок керує мережею з кількох прискорювачів, які забезпечують різні типи частинок для різноманітних експериментів. До них належать мюони для дослідження структури протона, важкі іони для створення нових станів речовини та радіоактивні пучки іонів для спостереження за екзотичними ядрами.
Найбільшим і найпотужнішим у світі прискорювачем частинок є LHC. Він розташований приблизно в 100 метрах під землею в круглому тунелі довжиною окружності близько 27 кілометрів. LHC використовує сильні електричні поля для передачі енергії пучкам частинок і направляє промені через систему за допомогою магнітних полів. Частинки набувають все більшу і більшу енергію прискорення, поки не обертаються навколо LHC майже зі швидкістю світла – 11 245 разів на секунду. Коли вони стикаються, чотири величезних детектора – CMS, ATLAS, ALICE та LHCb – реєструють, що відбувається.