大型强子对撞机（英文名：Large Hadron Collider），简称LHC，是由 欧洲核子研究组织 （CERN）建造的一种粒子加速设备，截至2024年，大型强子对撞机是世界上最大、能量最高的粒子加速器，目的是利用超高能量的强子（质子-质子和重离子-重离子）进行对撞，开展物质结构深层次的研究。
大型强子对撞机坐落于 日内瓦 附近欧洲核子研究中心（CERN） 瑞士 和 法国 的交界侏罗山地下100米深，总长17英里（含环形隧道）的隧道内。 大型强子对撞机（LHC）由探测器、环、束流清洁器、超导 磁铁 、束流传输线等构成，装置中有9593根超导 四氧化三铁 （其中最长的一种磁铁有15米长，共1232根），两束以接近 光速 相反运行的质子束流在这些磁铁的引导下，在超环面谱仪（ATLAS）、大型强子对撞机底夸克探测器（LHCb）、紧凑缪子螺线管磁谱仪（CMS）和大型 离子对撞机 实验器（ALICE）四个大型探测器中实现对撞。 大型强子对撞机的每一项探测成果，都将交给 超级计算机 网络处理，所有新发现的粒子都要经过这种严格的检验与分析。
大型强子对撞机原计划于2008年正式运行，在2008年9月10日进行了第一次测试运行，但因设备故障延迟。 它于2009年11月20日重启，2009年11月23日，大型强子对撞机进行了在修复完成后的第一次试撞。 第一次碰撞是在2010年实现的，每束能量为3.5太电子伏特 ， 质心 能量为7太电子伏特。 经过40多年的探索，2012年，希格斯玻色子被 日内瓦 的欧洲核子中心（CERN）的一个大型加速器——大型强子对撞机（LHC）证实存在。 2013年关闭后，大型强子对撞机进行了为期2年的维护和升级。到2015年重启时，这台粒子加速器运行能量已两倍于关闭前的能量。 2019年， 欧洲核子研究组织 （CERN）关闭了大型强子对撞机，并进行维护和升级。 2022年4月，大型强子对撞机（LHC）历经3年的维护和升级后再度重启。
大型强子对撞机的目标是让物理学家测试不同粒子物理理论的预测，包括测量希格斯玻色子的性质， 寻找超对称理论预测的新粒子大家族，以及研究粒子物理中其他未解决的问题。
名称由来
大型强子对撞机（LHC）全称为Large Hadron Collider ， 世界上最强大的 粒子加速器 。 “Large”是指它的大小，其全长长约27公里；“Hadron”是指它加速 质子 或离子，它们属于称为 强子 的粒子组；“Collider”，指对撞机。
其中强子是一种由 夸克 和 胶子 构成的粒子，胶子是一种传递 强相互作用 的 基本粒子 ，正是由于核子间存在强相互作用力，质子、 中子 才能结合为 原子核 。 强子可以被分为 介子 和重子，分别是由 奇数 个夸克（通常是三个夸克）组成的重子和由偶数个夸克（通常是两个夸克：一个夸克和一个反夸克）组成的 介子推 。
对撞机是一种两束或以上人工产生粒子在同一空间以相反方向相互碰撞产生次级束供探测，从而进行高能物理或 核物理 研究的大型装置，可根据粒子束种类分类。 如 强子 加速器 加速的粒子束为强子。
大型强子对撞机（LHC）由 欧洲核子研究组织 （CERN）在容纳大型 电子- 正电子 对撞机（LEP）的27公里隧道中建造。目的是利用超高能量的强子（ 质子 -质子和 重离子 -重离子）进行对撞，开展物质结构深层次的研究。
历史
建设
20世纪80年代，在大型 轻子 对撞机（LEP）设计和建造时，CERN就开始考虑强子对撞机的计划，并开展了物理需求和加速器技术的研究。1994年12月16日，CERN各 成员国 投票批准了在LEP隧道里建造LHC的计划。
1995年10月LHC 概念设计 完成，从1996~1998年，LHC上的四个实验，即ALICE、ATLAS、CMS和LHCb和其他实验的计划先后得以批准，并着手建设。
经过10多年的建设，LHC终于于2008年9月10日开始注入 质子 束束流。同年9月19日在对LHC的两个区段的 超导 偏转 磁铁 进行 励磁 时，由于偏转磁铁和聚焦磁铁之间的超导 连接线 故障，造成磁铁损坏、大量 液氦 从低温系统流入隧道，运行被迫停止。经过一年多的维修和改进，2009年11月20日束流再次注入LHC。
经费支出
2016年， 杨振宁 在和 王贻芳 关于大型对撞机的公开讨论中认为 欧洲核子研究组织 （CERN）的大型强子对撞机LHC耗资100亿美元，对撞机的建造成本是无底洞。
运行
运行测试（2008年）
2008年9月10日下午15：30， 欧洲 核子中心的大型强子对撞机（LHC）正式运行，这一长达27千米的粒子加速器成为世界上最大的粒子加速器设施，还成功地发射出第一束质子 射线 。LHC项目负责人埃万斯（Lyn Evans）说，“这是一个奇妙的时刻，现在，我们正期待着一个认识 宇宙 的起源和演变的新纪元。”
同月，大型强子对撞机在刚启动9天后的一次运行中，即发生过一次严重的 液氦 泄漏事故。连接所有9千多根超导 四氧化三铁 需要五万多个接点，由于其中一个接点接触不良，以至于在超导高电流的情况下发生熔毁，这造成了冷却液管道破损，因此大量液态氦泄露，形成了重大事故。经过14个月的修复和加固后，对撞机于2009年11月重新启动并安全运行。
第一次运行（2010年-2013年）
2010年3月30日在LHC中首次实现能量为3.5太电子伏的两边束质子对撞， 质心 能量为7太电子伏。2012年5月4日，LHC中质子对撞的质心能量达到8太电子伏。两个月后，2012年7月4日，LHC上工作的ATLAS和CMS实验组公布了寻找希格斯粒子的结果，所观测到的粉子的质量为125~126吉电子伏。经过近两年的停机检修和改进，2015年6月3日LHC开始在质心系13吉电子伏的能量下工作。随着对撞机性能的改进，对撞亮度逐步提高，超过了其设计指标1×10 34 /（厘米 2 ·秒）。
2012年，在全球上万名科学家和工程师多年的努力下，希格斯玻色子被科学家利用 日内瓦 的欧洲核子中心（CERN）的一个大型加速器——大型强子对撞机（LHC）发现。 物理学家与世界上最大的原子粉碎机—— 欧洲 的大型强子对撞机（LHC）——合作，当他们报告说他们发现了一个粒子时，引起了轰动，这个粒子似乎是人们寻找已久的希格斯玻色子，这是他们标准粒子和力模型中最后一个缺失的部分。这些研究人员报告说，该粒子确实具有标准模型希格斯玻色子的基本预测特性，从而确定了这一特性。
2013年关闭后，大型强子对撞机进行了为期2年的维护和升级。到2015年重启时，这台粒子加速器运行能量已两倍于关闭前的能量。
第二次运行（2015年到2019年）
2015年4月5日，在经历两年停机维护、加固升级及数月重启准备后， 欧洲 大型强子对撞机当天正式开启第二阶段运行。
2019年， 欧洲核子研究组织 （CERN）关闭了大型强子对撞机，进行维修升级，提高仪器的灵敏度，使其更好地完成任务。2019年8月，高亮度大型强子对撞机升级工作启动，亮度计划提升5到10倍。
第三次运行（2022年）
2022年4月22日，大型强子对撞机（LHC）历经3年多的维护和升级后再度重启，两束注入能量450GeV的质子束在27公里长隧道内循环并开始数据收集工作。 2022年7月，LHC成功启动第三轮运行，以创纪录的13.6太电子伏特的能量进行了质子—质子碰撞。
同年，大型强子对撞机（LHC）上的底夸克探测器（LHCb）合作组发现了新的奇特粒子结构，包括一种首次发现的五夸克态粒子和有史以来观察到的第一对四夸克态粒子。理论学家在数十年前已同时预测到传统的强子和奇特强子态的存在，然而直到最近20年，科学家才通过大型强子对撞机的底夸克探测器及其他实验观察到四夸克态或五夸克态奇特强子。
装置结构
大型强子对撞机（LHC）建造在 日内瓦 附近的 欧洲 核子研究中心（CERN）。LHC的周长约27千米，约四分之三在 法国 境内，四分之一在 瑞士 境内，因当地地形的缘故位于地下50至150米之间，加速器的造价约50亿 瑞士法郎 。LHC可以把两束质子加速到7太电子伏并进行对撞，质心系能量达14太电子伏，每秒总共能发生大约6亿次撞击。在LHC的对撞区安装了超环面仪器（ATLAS）、紧凑u子线圈（CMS）、底夸克探测器（LHCb）和大型离子对撞探测器（ALICE），四个各有特点又相互补充的大型探测器以及两个小型的探测器TOTEM和LHCf。有来自世界100多个国家、数百个研究机构的上万名科学家在LHC上开展合作研究。
地下部分
探测器部分
LHC包括4个大型探测器对这些碰撞进行观测，它们分别被称为ALICE、ATLAS、CMS和LHCb。 紧凑缪子螺线管磁谱仪（CMS）是一个长28.7米，直径15米，水平放置的圆柱形粒子 探测器 ，总重量12500吨。这是 欧洲 核子研究中心大型强子对撞机（LHC）的四个大型探测器之一。这四个大型探测器包含在一个 周长 27公里的 环形 隧道中，贯穿 瑞士 与 法国 边境。其他三个大型探测器分别是超 环面 谱仪（ATLAS）、大型强子对撞机 底夸克 探测器（LHCb）和大型 离子对撞机 实验器（ALICE）。
ALICE实验位于LHC法国艾因境内地下60米处。ALICE实验的主要目标是描述 夸克 胶子 等离子体 （QGP）的 物理性质 ，这是一种在核碰撞中的极端温度和能量密度条件下产生的物质状态。
ATLAS
ATLAS（环形LHC装置）是LHC上最大的通用粒子 探测器 实验，位于 瑞士 的欧洲核子研究中心（CERN）。该实验旨在利用LHC上前所未有的能量，观察涉及早期低能 加速器 无法观测到的高质量粒子的现象。ATLAS是2012年7月发现 希格斯玻色子 的两个大型强子对撞机实验之一。它还被设计用来寻找超越标准模型的粒子物理理论证据。
CMS
“紧凑缪子 螺线管 磁谱仪”（CMS）是在位于LHC在瑞士和 法国 建造的两个大型通用粒子物理探测器之一。CMS实验的目标是研究物理学，包括寻找希格斯玻色子、额外维度和可能构成 暗物质 的粒子。
首先在地面上分块建造了约10年，CMS由11大块组成，这其中的每块质量都有上千吨，每块都包含成千上万个部件。从 江南造船 租来的专用 吊车 将这些大块通过直径15米多的庞大垂直工作井，送抵深达100米的 探测器 地下大厅，然后再进行拼装。LHC建在地下深处可以让高能粒子束流运行和对撞产生的对人体有害的辐射被100米厚的 土层 吸收，这比在地面上在机器外围建造27公里长的很厚的“水泥桶”把机器保护起来更安全高效。其次，根据法、瑞有关法律，地表的财产（如土地、树林、河流和房屋等）有可能是私有的，但地下深处的土地则属于公有。在地下100米开建，从成本上考虑远比在地面买地建造要划算。
LHCb
LHCb实验坐落在法国伏尔泰镇附近地下100米处。LHCb实验旨在探索大爆炸后发生了什么，能够允许物质生存，并建立我们今天居住的 宇宙 。
其他部分
环及环上的 真空泵
大型强子对撞机的核心是环，贯穿LEP隧道的 圆周 ；这个环的直径只有几厘米，被抽真空到比深空更高的程度，并被冷却到 绝对零度 两度以内。在这个环中，两束反向旋转的 重离子 或 质子 被加速到 光速 的百万分之一以内的速度。（质子属于一类被称为 强子 的重 亚原子粒子 ，它解释了这种 粒子加速器 的名称。在环上的四个点上，光束可以 相交 ，一小部分粒子相互碰撞。在最大功率下，质子之间的碰撞将以高达13TeV的总能量发生，大约是以前实现的七倍。在每个碰撞点都有重达数万吨的巨大 磁铁 和一组 探测器 ，用于收集碰撞产生的颗粒。
LHC有两个相同的环，其中准圆形轨道由8个弧段和连接它们的直线段组成。在每个弧区安放了154台偏转磁铁和 周期性 排列的聚焦磁铁及校正磁铁，把束流限制在轨道中心附近。在LHC中共有约9600块各种类型的磁铁，其中有1232块每块长15米的 超导 偏转磁铁和392块长度为5~7米的超导聚焦磁铁。它们工作在王1.9开的低温下，在7太电子伏时的主导 磁场 为8.33特。在LHC中两束 质子 或 重离子 在27千米的 环形 真空室里以接近 光速 的速度相目向运动，并在四个对撞点交叉对撞。
分布在LHC的储存环上数以千计的 真空泵 ，可把总容积约6500立方米的真空室内抽到10-1 大气压 的超高真空。在真空盒上安装了各种各样的 探头 ，可以自动、准确、快速地测量束流的位置、强度和截面等参量，提供工作人员分析和控制。每个环上各安装了8台工作频率为400兆赫的 超导 高频加速腔，放置在两个4.5开的低温 恒温器 里，可以提供2兆伏的加速电压。束团在LHC里以接近 光速 运动，每秒钟旋转11245圈，每转一圈就在高频腔里得到一次加速，并补充由于 同步辐射 引起的能量损失。
束流清洁器
大型 强子 对撞机（LHC）中有9593根超导 四氧化三铁 （其中最长的一种磁铁有15米长，共1232根）构成，两束以接近光速相反运行的 质子 束流在这些磁铁的引导下，在上述四个大型 探测器 中实现对撞。仪器随时监控记录对撞数据，供科学家们分析使用。
这近9600根 磁铁 要在-271.2 摄氏度 的低温环境下，才能正常工作。为了达到这个接近 宇宙 低温极限（-273.15摄氏度，即所谓 绝对零度 ）的温度，科学家们要使用大量的液态氮和液态氦。每次降温的过程，需要约130吨的液态氦，这个用量差不多是全世界 液氦 年产量的1%。
在加速过程中，所有 磁铁 的 磁场 也按能量的增加同步提高，使束流始终保持在真空盒的中心附近。为避免在東流运行过程中由于对撞和其他原因引起的粒子丢失而造成 超导 磁铁的失超，在LHC上安放了各两组束流清洁器，把束流边缘的粒子挡掉。如果整个束流发生不稳定，安放在环上的快冲击 四氧化三铁 就会立即起动，把束流偏转到束流 垃圾桶 里。LHC的设备都通过 计算机 和接口设备进行控制，运行人员可以在中央控制室对 加速器 上的各种设备进行操作。
地面部分
地面部分有计算分析网络、加速器控制装置以及其他的设备如通风设备等，加速器的所有控制装置、其服务和技术基础设施都位于欧洲核子研究中心控制中心的某个设施内。 2008年10月， 欧洲 核子中心宣布作为迄今最大规模的分布式运算网络，全球LHC计算网格正式启动，它将为设在欧洲的大型强子对撞机提供强大的数据运算支持。欧洲核子研究中心称，这个运算网共包括分布在全球33个国家和地区的140多个计算中心，参与运算的科研人员将多达7000名，每年可分析和管理大型 强子 对撞机数据超过1500万Ｇ。
未来会有专门的 光纤 网络把大型强子对撞机的数据从 日内瓦 首先传输到位于 欧洲 、北美和 亚洲 的11个大型的“第一梯队”运算中心。然后数据再从这11个“节点”进一步分派到全世界各地超过140个“第二梯队”运算中心。 美国 在这个运算网的建设和运行中发挥关键作用，全美共有15所大学和3个能源部下属的国家实验室参与其中。借助分布式运算网络，科学家们可以最大限度地利用分布在各处的计算资源，把服务器、存储系统和网络联合在一起，形成超强的运算能力。
相关原理
粒子加速器相关原理
粒子加速器是在真空中通过 磁场 和 电场 分别控制轨道和加速产生高速或高能带电粒子的装置。可将电子、质子和重离子等粒子加速到所要求的能量，相应的速度范围可从几千 米每秒 、几万米每秒直至接近 光速 。
加速器中粒子束的能量单位，用电子伏表示，即一个电子电荷通过一 伏特 的电压所获得的能量。它是用人工方法将电子、质子和重离子等带电粒子加速到特定能量。加速粒子的能量常用电子伏特、千电子伏特、兆电子伏特、吉电子伏特和太电子伏特等表示。粒子加速器广泛应用于科学研究、工农业生产、医疗卫生和国防建设等领域。
粒子加速器自1930年前后诞生以来，发展了多种类型的加速器。按照加速粒子分类，有电子加速器、质子加速器和重离子加速器；按照粒子运动轨道分类，有直线加速器、圆形加速器(包括回旋加速器、同步回旋加速器等)、环形加速器(又称同步加速器)；按照加速 电场 分类，有高压加速器、感应加速器和高颜加速器；按照关键部件材料工作温度分类，有常温加速器和超导加速器；按照加速粒子消失形式分类，有静止靶加速器和对撞机等。从上述诸多分类中，可组合出多种特定的加速器，如 超导 高频 质子 直线加速器、正负 电子 环形对撞机等。
标准模型
20世纪90年代，物理学家才基本确定了 基本粒子 家族的成员，包括轻子（如电子、中微子、μ子等）和夸克，以及能够传递作用力的信使粒子（如传递电磁力的光子、传递强力的胶子等）。这便是所谓的“标准模型”（Standard Model）。
在粒子物理学里，标准模型是一种被广泛接受的框架，可以描述强力、弱力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子。除了 引力 以外，标准模型可以合理解释这世界中的大多数物理现象。
早期的标准模型所倚赖的 规范场论 阐明，基本力是源自于规范不变性，是由规范玻色子来传递。规范场论严格规定，规范玻色子必须不带有质量，因此，传递电磁相互作用的规范玻色子（光子）不带有质量。光子的质量的确经实验证实为零。借此类推，传递弱相互作用的规范玻色子（W玻色子、Z玻色子）应该不带有质量，可是实验证实W玻色子与Z玻色子的质量不为零，这显示出早期模型不够完善，因此需要建立特别机制来赋予W玻色子、Z玻色子它们所带有的质量。
现行主流的粒子物理标准模型给出了十七种最小的 基本粒子 ，分别是六种夸克、六种轻子、传递电磁相互作用的光子、传递 强相互作用 的胶子、传递弱相互作用的两种粒子、赋予粒子裸质量的希格斯玻色子。随着2013年大型强子对撞机（LHC)正式宣布发现希格斯玻色子，这十七种最小粒子都得到了实验验证，并且在现阶段大家都普遍接受它们是不可再分的最小的基本粒子。标准模型已经统一了强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用。还有一种粒子叫 引力 子，负责传递引力，目前尚仅存在于理论中，还没有被实验证实。
工作过程
为了实现两束质子达最终能量后对撞，LHC使用了CERN几乎所有的加速器。质子和重离子是在离子源中产生的。在质子源中，氢原子中的一个电子在 电磁场 的作用下被剥离后得到带一个正电荷的质子。质子束被送到一台直线加速器（LINAC2）中，加速到50兆电子伏。
这时质子束的运动速度约为 光速 c的31%（0.31c），再通过束流传输线注入同步增强器 （PSB）中，在其中能量和速度分别达到1.4吉电子伏和0.92c。质子束从PSB中引出后，又注入质子同步加速器（PS）中，并加速到26吉电子伏的能量。这时质子的速度已接近光速（0.96c），在加速器里的加速主要是增加束流的能量。最后超级质子同步加速器（SPS）把来自PS的质子束流能量提升到450吉电子伏（0.9999998c），并从两个位置引出，通过两条束流传输线送到LHC的两个环中，注入、加速和对撞。当加速到7太电子伏时，质子束的速度已经达到0.99999999c。重离子的情况与质子类似。所不同的是重离子来自另一台离子源，并在直线加速器（LINA C3 ）中加速，再送到一台低能量离子环（LEIR）中加速，以后的加速路径与质子相同。
LHC可以把来自SPS的两束铅离子从每核子0.177太电子伏加速到每个核子2.76太电子伏的高能量，并进行对撞。束流在LHC里大约需要20分钟才能加速到工作能量7太电子伏。加速过程结束后，还要对聚焦 磁铁 的 磁场 做一些调整，以便把对撞点的束流截面调得更小，最后还要调整束流轨道，使两束粒子在对撞点的轨道从注入和加速阶段分开的状态，改变为对撞状态。这时安放在LHC的探测器就开始工作，获取数据，开展高能物理实验。束流在LHC里要连续对撞10小时以上，再重新注入，重复以上过程。
LHC也可以用来加速对撞重离子，例如铅（Pb）离子可加速到1150 TeV。由于LHC有着对工程技术上极端的挑战，安全上的确保是极其重要的。当LHC开始运作时， 四氧化三铁 中的总能量高达100亿 焦耳 （GJ），而粒子束中的总能量也高达725百万焦耳（MJ）。
科学目标与作用
LHC是一台高能量前沿的加速器，旨在利用超高能量的 强子 （质子-质子和重离子-重离子）对撞，开展物质结构深层次的研究，发现新现象，研究新物理，其主要的科学目标有：探索质量的起源，寻找希格斯粒子；探寻 超对称 粒子；探索 暗物质 ；研究 反物质 ，解释 宇宙 中的物质和暗物质不均衡之谜；重现并研究宇宙产生早期的现象。
LHC致力于研究质量的本质。希格斯玻色子是现代粒子物理学标准模型理论中最后一种尚未被发现的粒子，它的存在是整个标准模型的基石。早在1964年， 苏格兰 物理学家 彼得·希格斯 (Peter Higgs)便首次预言存在这种粒子，但迄今为止，科学家仍未见过它的庐山真面目。
LHC致力于寻找暗物质和 暗能量 。我们在宇宙中看到的一切，从小蚂蚁到巨大的星系，是由普通粒子构成的。这些粒子被统称为物质，它们构成了4%的 宇宙 。余下的部分据信由 暗物质 和暗能量构成，对它们进行探测和研究的难度非常大。
LHC致力于研究物质和 反物质 的差异。反物质是携带相反电荷的物质。在宇宙诞生时，“大爆炸”产生了相同数量的物质和反物质。通过演变，少量物质留存下来形成宇宙，而反物质却几乎消失得无影无踪。
LHC致力于寻找物质在宇宙诞生后的最初状态。宇宙中的普通物质由 原子 构成，原子拥有一个由质子和中子构成的核子，质子和中子都是被称之为“胶子”的其它粒子束缚夸克形成的。不过在最初的宇宙中，由于温度极高且能量巨大，胶子难以将夸克结合在一起。这种束缚似乎是在“大爆炸”发生后的最初几微秒内形成的，此时的宇宙拥有一个由夸克和胶子构成的“夸克-胶子 等离子体 ”。利用大型强子对撞机模拟大爆炸发生后的原始宇宙形态，分析夸克-胶子等离子体的性质。
LHC致力于寻找空间的额外维度。根据 阿尔伯特·爱因斯坦 广义相对论 ，人类生存的三维空间加上时间轴即构成所谓四维时空。后来的理论认为，可能存在拥有隐藏维度的空间。弦理论认为额外的空间维度似乎会在高能条件下显现出来。科学家将对所有探测器获得的数据进行仔细分析，以寻找额外维度存在迹象。
研究成果
早期研究成果
自2009年LHC开始实验运行以来，取得了一系列重要的物理成果。其中最主要的是在2012年发现希格斯粒子。 比利时 物理学家F.恩格勒特和 英国 物理学家P.希格斯因提出粒子质量来源的机制，其 预言 的 基本粒子 希格斯玻色子 在LHC实验中发现见，而荣获 2013年诺贝尔物理学奖 。 同年12月15日，研究人员报告了LHC的第一个物理结果，涉及ALICE 探测器 中发生的284次碰撞。
2010年2月，CMS实验公布了第一次质子碰撞的结果。
2010年后的研究与发展
2011年5月24日，LHC中产生了 夸克- 胶子 等离子体 。 同年7月至8月，在Grenoble和 孟买 的会议上，ATLAS和CMS以95%的置信度（使用 奔驰CLS级 方法）排除了在145和466 GeV之间的大部分质量区域存在一个具有标准模型所预测特性的 希格斯玻色子 。
2011年12月13日，CERN报告称，标准模型希格斯玻色子（如果存在）很可能质量限制在115–130 GeV范围内。CMS和ATLAS探测器也显示了124–125GeV范围内的强度峰值，与背景噪声或 希格斯 玻色子的观测一致。
2012年7月4日，CMS和ATLAS团队宣布在质量区域发现一个 玻色子 ，大约125–126个GeV，满足了宣布新粒子所需的正式级别。 同年11月8日，LHCb小组报告了一项被视为物理学 超对称 理论“黄金”测试的实验。
2013年3月14日，CERN宣布确认所观测到的粒子确实是预测的 希格斯玻色子 。 同年8月，LHCb团队在B 介子 衰变产物的角度分布中发现了一个标准模型无法预测的异常现象。
2014年11月19日，LHCb实验宣布发现了两个新的重 亚原子粒子 。 同年4月4日，合作方确认了四 夸克 候选Z（4430）的存在。
2015年后的研究及发展
在2015年7月召开的EPS-HEP会议上，这两项合作首次提出了几个粒子在较高碰撞能量下的横截面测量结果。 同年12月15日，ATLAS和CMS实验均报告了使用13 TeV 质子 碰撞数据进行的希格斯物理、 超对称 性（SUSY）搜索和外星搜索的一些初步结果。
2016年6月28日，这项合作宣布四夸克 粒子衰变 为J/ψ 和一个φ 介子。 同年12月，ATLAS对W玻色子质量进行了测量，研究了在Tevatron进行精度分析。
2017年7月，根据2016年收集的大型 数据集 进行了许多分析。 希格斯玻色子 的性质得到了更详细的研究，许多其他结果的精度也得到了提高。截至2021年3月，大型强子对撞机实验在前两次运行期间收集的数据中发现了59个新强子。
2022年10月，大型 强子 对撞机（LHC）紧凑渺子 线圈 （CMS）国际合作组在最新一期《自然·物理学》杂志上撰文指出，他们对希格斯玻色子的质量分布——“宽度”作了迄今最精确测量：3.2兆电子伏特。
2023年，科学家们在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）上发现了一种新粒子，其被称为“奇异的五夸克”。相关论文刊发于2023年7月出版的《物理评论快报》杂志。
2025年5月7日，欧洲核子研究中心（CERN）在《物理评论杂志》撰文指出，该组织科学家利用大型强子对撞机首次把铅（82个质子）转变成金（79个质子）。
建设意义
目前，人类对 宇宙 的认识是远远不够的，现有的理论根本无法匹配我们所观测到的宇宙。因此，物理学家一直在努力，希望能够找到新粒子。发现新粒子主要有两种途径，一种方式是提高大型强子对撞机中 质子 的对撞能量。能量的提高就可能产生更重的粒子。第二种方式就是增加对撞次数，就可能获取更多的探测数据。通过对 海量数据 的分析，从中寻找任何罕见新粒子的微弱信号。
大型强子对撞机同时在尝试这两种方式，在提高能量的前提下，不断增加对撞实验次数。不过，科学家也不清楚答案究竟会在哪里，或者究竟哪一种新粒子的出现能够回答各种理论中的未解之谜。他们希望通过检测 宇宙 的任何构件的每一方面，最终能够找到答案所在。
相关争议
2020年，欧洲核子研究中心（CERN）计划建造的新对撞机叫做“未来环形对撞机”（Future Circular Collider，FCC），其长度将是LHC（27公里）的近4倍，比北京五环还略长，预计耗资至少210亿欧元（约合人民币1660亿元）。
但是由于花费巨大，在开始建造新对撞机之前，CERN将不得不寻求从 成员国 之外获得资金支持。CERN建造FCC的一个重要目的是研究被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子，正是这种粒子赋予了物体的质量。而对撞能量更高的FCC将用于制造大量的希格斯玻色子，更精确地研究它们如何衰变，这是过去LHC无法实现的。一些理论认为希格斯粒子可能会衰变成 暗物质 粒子，暗物质粒子的性质是现代物理学的核心问题之一。在解决希格斯玻色子的问题后，科学家希望FCC能解决基础物理学中的其他问题，例如 超对称 假说。
但是这些想法也存在争议。尽管建造 FCC 的前景诱人，但是有科学家质疑210亿欧元造价是否物有所值，这台超级对撞机能否达到预期的效果。德国 法兰克福 高等研究院的理论物理学家Sabine Hossenfelder认为，除了测量已知粒子的性质之外，是否有其他回报还无法保证，一味追求高能量不可取。
一直支持在中国建造大型对撞机的 中国科学院星 院士、中科院高能物理研究所所长 王贻芳 就对此表示支持：“我认为这当然是正确的方向。CERN的决定证实我们的选择是正确的。”
大型对撞机引发争议的直接原因是投资巨大，根据王贻芳的文章，第一阶段的正负电子对撞机（CEPC）约在2022-2030年间，工程造价（不包括土地、“七通一平”等）约400亿元。如果第一阶段成功且有所发现，第二阶段的质子对撞机（SPPC）将启动，工程造价在1000亿元以内，时间是在2040-2050年左右。几百、上千亿元量级的投资在基础研究项目中也是难以想象的。
高能粒子碰撞实验的安全性
多年来，高能粒子对撞实验的安全性问题一直备受关注，在大型强子对撞机（LHC）建设和承担任务期间受到了广泛关注和议论。公众担心用于制造新的粒子和物质形态的高能可能会产生有害的物质状态甚至导致全球灾难危机。在LHC即将投入运行的2008年至2010年间，有关其安全性的争论更为激烈。其中涉及到的风险包括产生稳定的 微型黑洞 或是制造出假定存在的奇异夸克团，这些问题受到了传统媒体、互联网以至法院的关注。
为了回应对于LHC的担忧， 欧洲 核子研究中心（CERN）委托了一批独立科学家来评估风险，在2003年发表的报告中，他们总结道，目前研究粒子问题的相关实验，例如LHC中的粒子碰撞，找不到任何可以证实的危害；除非某个未经证实的理论成立，否则不可能产生微小黑洞。
升级计划
LHC主要有三方面的升级计划。第一，亮度提高计划（HL-LHC）。计划将LHC的峰值对撞亮度提高到5×10 34 /（厘米 2 ·秒），年积分亮度达到250fb-1。第二， 电子- 强子 对撞计划（LHeC）。这个计划需增加一个能量为60吉电子伏的电子加速器，产生的电子束与 LHC中的强子束进行对撞。第三，高能量LHC计划（ 高爆弹 LHC）。计划将主导 磁场 提高到15~20特， 质子 -质子对撞的 质心 能量255~ 33太电子伏， 重离子- 重离子对撞的能量也相应提高。HIL-LHC计划已获批准，正加紧实施，预期在2023年完成。LHeC和HE LHC仍在方案研究阶段，能否实施取决于经费和技术可行性等词者方面的因素。
2020年，欧洲核子研究中心（CERN）批准一份新文件：计划在 日内瓦 地下隧道中建造一个长达100公里的圆形超级对撞机，以推动高能物理学的前沿研究。计划建造的新对撞机叫做“未来 环形 对撞机”（Future Circular Collider， FCC ），其长度将是LHC（27公里）的近4倍，比北京五环还略长，预计耗资至少210亿欧元（约合人民币1660亿元）。
2026年， 高亮度 LHC项目预计正式开始运行，其亮度将比LHC提升5到10倍，从而大大提升LHC的性能。据CERN官网介绍，2013年，高亮度LHC项目被 欧洲 粒子物理战略列为首要优先项目。按照目前CERN的预算，从2015年到2026年期间，高亮度LHC的设备预算是9.5亿 瑞士法郎 ，折合人民币约67亿元。
中国参与
目前，已有60余名中国科学家参与了LHC实验，其中近四十人为台湾科学家。其中，LHC的四个主要实验均有中国科研单位和高校参与，分别为：中科院高能物理研究所、中国科技大学、 山东大学 、 南京大学 参与ATLAS实验；中科院高能物理研究所、 北京大学 参与CMS实验； 华中师范大学 参与ALICE实验； 清华大学 参与LHCb实验。中国科学家团队还在大型强子对撞机希格斯粒子性质研究中发挥了重要作用。在国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“大型强子对撞机 CMS 、ATLAS和ALICE实验物理研究”的支持下，中科院高能物理研究所 陈和生 团队深度参与了大型强子对撞机（LHC）上3个主要实验-CMS、ATLAS和ALICE-的国际组工作。项目团队成员担任CMS希格斯联合分析及性质组召集人，负责组织希格斯粒子相关的联合 物理分析 ，并在大部分数据分析工作中发挥了领导作用。
中国科学院高能物理研究所 的计算中心还建立了LHC数据分析的网络平台，有2500个CPU，加入全球LHC的实验数据分析网络，为中国物理学家和世界各国的物理学家服务。实验期间，中国每年派出一批科学家和研究生到CERN 参加LHC值班取数，分析数据，另外，中国科学家也可以在国内通过网络获取CERN的数据，在国内编写数据分析程序，通过网络把作业交到CERN，利用CERN 强大的计算能力，进行分析，通过网络获得分析结果。高能所的CMS合作组通过定期的视频交流参与合作。中国通过多种方式促进了LHC相关工作交流，2020年11月 清华大学 举办了第六届中国LHC物理会议。会议旨在促进实验工作者和理论工作者在与LHC有关的物理问题上进行卓有成效的合作。