CERN，粒子物理的“51区”
- 来源:微型计算机Geek
- 关键字:物理
- 发布时间:2010-09-27 16:18
瑞士日内瓦与法国边界处的密兰（Meyrin）小镇恬静祥和，处处蔓延着欧洲典型的田园气息。然而在这个小镇地下50-150米之间，一场有史以来最剧烈的“爆炸”正在酝酿，它的目的是要模拟我们所处的这个宇宙诞生瞬间的那一刻，而操纵这场爆炸的则是一个称之为CERN的组织—欧洲核子研究中心。50多年来，这个本不神秘的组织因为大型强子对撞机的启用而变得诡异起来。
与宇宙射线争辉
第二次世界大战后，科学家们先后发现了众多物理粒子，它们绝大部分来自宇宙，这些稍纵即逝的宇宙射线仿佛一串诱饵引诱人们去揭开宇宙的秘密。然而能逃过大气层的“魔爪”而被捕获到的宇宙射线粒子实在太有限了，与其临渊羡鱼，不如在地球上自己产生这种辐射—途径是借助已知的基本粒子进行相互碰撞。这就需要高能粒子加速器。
预算是惊人的，在那个还在恢复二战创伤的年代，几乎没有一个国家能够独立承担起这项看似并不能带来GDP的纯学术项目。1949年，著名物理学家路易斯.德布罗意（Louisde Broglie）提出了一个在当时看来异想天开的建议：建造一个区域性的具有大型高能加速器的原子核研究实验室。没想到一呼百应，一年后的1950年，在联合国教科文组织的俄歇教授（P. Auger）的促成下，意大利、法国、比利时各倾囊一万美元，加上联合国的部分资助，一个项目计划办公室开始运行。
到1952年2月，已经有12个西欧国家（比利时、丹麦、法国、德国、希腊、意大利、荷兰、挪威、瑞典、瑞士、南斯拉夫）加入，并签订了过渡性组织协议，过渡组织的名称是欧洲核子研究理事会（法文为：Conseil Europeanpour la Recherché Nucleaire）。取法文的第一个字母，简称CERN，中文把它译成欧洲核子研究中心。
三个月后的1952年5月，理事会在巴黎召开了第一次会议，罗马大学的阿玛尔迪（E.Amaldi）被任命为秘书长，负责指导设计质子同步加速器与同步回旋加速器、物理实验室的建设规划以及理论组的建立等工作。这名牛人曾与著名物理学家费米合作，并帮助他设计建造实验室的计数器与电子线路，加速器设计正是他的老本行。
又五个月后的1952年10月，一直处于规划阶段的CERN项目终于落地，慷慨的瑞士发了一个自筹建以来最大的红包—无偿提供日内瓦与法国边界处的密兰小镇的40公顷土地作为实验室用地，这才令这一天才设想用了不到三年时间就成为现实。尽管两年后理事会决定把欧洲核子研究理事会的名称改成欧洲核子研究组织（EuropeanOrganisation for Nuclear Research），但仍然沿用了CERN的名称。
社团成员及必杀技
很显然，CERN是一个非秘密的公众组织，它的口号是“探索物质组成，揭秘宇宙原力”。CERN旗下雇有约3000名的科学家、工程师、技术工人、管理者和秘书等，并向全世界所有热爱和平的国家开放科研合作，有超过9000名科学家在那里进行过研究和培训，他们分别来自80多个国家和500多所大学，有年轻的科学工作者，也有著名科学家和诺贝尔奖获得者。本着相互支持、公平合理的原则，CERN向合作者收取一定的“保护费”，主要运行费用则由20多个核心成员共同分担。
绝大部分资料将CERN的成立时间设定为其更名为“欧洲核子研究组织”之时，即1954年9月29日。事实上早在1951年，筹划工作就已经展开。最初的签字发起人只有12位，不过现在它已经是世界上最大的粒子物理研究中心。
C E R N下设扛把子一名，官方名称为“所长”，由长老会（理事会）任命，任期5年，下设分舵3处，分别为管理委员会、研究委员会和实验委员会，分别负责社团运营、学术研究和实验的开展。它之所以能揽人和吸金无数，关键在于拥有世界上最集中和最牛X的大科学装置，社员们到了这里可谓想蘸白糖蘸白糖，想蘸红糖蘸红糖。所以交点乘凉钱比自己在家鼓捣一个不成器的，那是相当划算。
质子同步加速器（Proton Synchrotron）
顾名思义，它的主要任务是加速质子，是CERN中年龄最大的加速器了。PS建于20世纪50年代，1959年调试完毕，从此连续运行。它的加速环直径为200米，最高能量达GeV（eV为能量单位，电子伏特），一度是世界上功率最大的加速器。PS作适当修改后还可加速电子或正电子，用途十分广泛。
超级质子同步加速器（Super Proton Synchrotron）
既然加有Super前缀，那就意味着拥有超人级的水平咯。超级质子同步加速器于1971年开始建造，主加速环平均直径达2200米，是老质子加速器的10倍。SPS在1976年开始运行，能量输出300GeV至450GeV不等。它常被用来作质子-反质子对撞器，并为高能量电子及正电子加速。
这套系统于1 9 8 3 年被改造成能量为400GeV的质子-反质子对撞机，比当时财大气粗的美国费米实验室的Tevatron-I还强大，雄踞江湖老大的位置。2007年之后，SPS开始为大型强子对撞机（LHC）注入中子及重离子。
反质子系列装置
反质子就是看起来和质子一样，但所带的电荷却完全相反的东东。它们两两接近会湮灭，并转化为能量释放。这一套反质子东东包括反质子积累器A A（A ntiprotonA ccumulator）：反质子源；低能反质子环LEAR（Low Energy Antiproton Ring）：减速装置，降低反质子的能量（1996年拆除）；反质子收集器AC（Antiproton Collector）：建在反质子积累器AA附近，可将反质子的产生率提高10倍。后来反质子收集器AC被改造为反质子减速器AD（Antiproton Decelerator），它执行反质子收集器（AC）、反质子积累器（A A）、质子同步加速器（PS）和低能反质子环（L E A R）的任务，产生反质子，将其冷却、减速，最后将其引出提供给实验。
大型正负电子对撞机（Large Electron PositronCollider）
简称LEP，20世纪最牛X的加速器。光加速管的周长就有27公里，占地36公顷，安装在地下50～175米的隧道中，隧道截面为半径1.9米的圆，总投资6亿美元（由成员国共同承担）。1989年8月13日实现首次对撞，正负电子的能量分别为50GeV。
为了充分利用现有设备，CER N的工程师们将实验室现有的质子同步（P S）、超级质子同步加速器（SPS）都拉下了水，他们先用直线加速器LIL（LEP injector Linac）引出正电子，注入正电子积累环EPA（Electron-PositronAccumulator）后进行积累，达到足够强度后引出，并与LIL引出的电子束一起注入PS加速后再注入SPS加速，最终注入LEP加速并实现对撞。LEP是当时最风光的正负电子对撞机，而现在LEP已升级为大型强子对撞机，用以模拟宇宙大爆炸的场景，对此想必诸位已多有耳闻了。
大型强子对撞机LHC
这就是被大众媒体渲染为末日设备的东东。2001年，CER N决定拆除L EP原有的全部磁铁和设备，建造能实现7.7TeV能量的质子-质子对撞的大型强子对撞机LHC（LargeHadron Collider）。总投资48亿1900万瑞士法郎（由美国、日本、俄罗斯、印度等国共同出资），LHC成为世界上最大的粒子加速器设施，总撞击能量达14TeV，主要用于开展模拟宇宙大爆炸的实验，寻找理论上预见的物理现象。
LHC利用原LEP 27公里周长的隧道，隧道直径3米，贯穿瑞士与法国边境。主环上分布着约7000块磁铁，这些磁铁用液态氮气冷却到约1.9K的温度，已经接近绝对零度；磁铁上的线圈达到超导状态，以提供持续稳定的磁场。L H C运行时对撞点上每秒发生至少6亿次粒子对撞，环上的不同对撞点建有CMS、ATL AS、LHCb、ALICE四个大型探测器，对撞产生的各种粒子被探测器测量、记录，并作物理分析。
长基线中微子实验CNGS
这个东西的作用是产生高能中微子束流，从地下发送到730公里以外的意大利GranS asso国家实验室，主要目的是研究中微子震荡。理解起来有点复杂，总之知道这项研究将有助于更好地揭示宇宙奥秘就是了。包括西欧中心、中国和日本在内的12个国家的33个研究机构参加了此项目。项目总经费为7100万瑞士法郎，由几个成员国提供，其中意大利提供4860万瑞士法郎，其余由比利时、法国、德国、西班牙和瑞士提供。
CERN的江湖
CR EN古道热肠，事业兴旺，自诞生起为那些潜心修炼的成员提供了绝佳的场所和设备，并为整个物理江湖贡献了许多重要发现，许多科学家也因此获得大奖，包括诺贝尔奖，以下略举一二。
CERN第一任所长Felix Bloch和Edward MillsPurcell因开发出核磁精密测量的新方法和随后的发现获1952年诺贝尔物理奖。
1983年物理学家Carlo Rubbia和Simon Vander Meer在CERN的实验中发现W±和Z0粒子，获得了1984年的诺贝尔物理奖。
LEP加速器之ALEPH实验的负责人，理论物理学家Jack Steinberger因中微子束流方法和通过发现μ子中微子展现出轻子的二重态结构，与Leon Lederman和Mel Schwartz共获1988年诺贝尔物理奖。
理论物理学家Georges Charpak于1968年发明了多丝正比室，并随后研制出探测器，开创了电子探测粒子的新时代。他因为自己的发明，特别是多丝正比室—探索物质最内部结构技术上的突破而获1992年诺贝尔物理奖。
有人做过一个统计，在CER N建立五十周年之际，其重大的物理成果远超过20项。乍看来，CERN在绝大部分时间都在与原子核内的家伙们打交道，仿佛对大众与社会的贡献并不大。而事实远非如此。由于加速器建造和实验工作经常用到市场上没有的技术和产品，例如超高压、超高真空、大型超导磁体、超高精度的位置测量、超快的时间测量、超大量数据的快速远距离传输等，CERN在开展每个项目前都必须由自己或与工业部门共同发展出新的技术和产品，来满足加速器建造和实验工作的要求。CERN要求，任何由其发展出的新技术都是不申请专利的，免费向社会提供。现代医学中超导核磁共振设备、射线无伤探测以及海关集装箱的检测装置，核心技术都来自于CERN。
近年来， C E RN 还成立了“ 技术转让部”，专门与工业部门接触，以便把发展出的新技术和产品， 尽快应用到社会上去。如在法国与瑞士交界的小镇圣洁尼，法国设立了一个新技术开发区，使在CERN工作的技术人员可以随时到这个新技术开发区洽谈业务；意大利也成立了一个生产快电子学产品的公司，它的大部分成员都是曾经在CERN工作过的快电子学技术人员。现在这家公司已经发展成为全世界高能物理实验仪器的主要供应商之一。
最大众的应用无外乎W e b 互联网了。1989年，C E R N计算中心的伯纳斯.李（Tim Berners-Lee）提出了一个称之为“World Wide Web”的全球超文本项目计划，以便人们能够将各自的信息通过超文本网络共享。从1990年10月开始工作，他仅用了两个月时间，就完成了第一个超文本浏览程序的编写。1992年夏天，这个软件在互联网上公开使用。以后的两年里，伯纳斯不断根据互联网用户的反馈修改程序设计，提出了URL的规范，重新定义了HTTP和HTML，并无偿在全球更大范围内推广。
寻找上帝粒子
2010年3月30日，位于法国与瑞士边境的大型强子对撞机（Large Hadron Collider ，L H C）结束检修与调试，正式复工。这部史上最强的对撞机于2008年9月10日第一次启动，但仅仅过了九天，也就是9月19日，就发生了杯具：用来冷却超导体的液氦发生了严重泄漏，导致冷却不良，超导体脱离超导态，超高电流遇上电阻产生高温融化了超导体。此后又经历停电和多种事故，不过最终依然朝着还原宇宙大爆炸的进程进发—这也是CERN当前最主要的工作。
L H C的主要目的是寻找传说中的“上帝粒子”。“上帝粒子”户口上的名字叫做“希格斯玻色子”（Higgs boson），是当代粒子物理学标准模型中预测的一种基本粒子。它的作用很牛逼，是通过一种叫“希格斯机制”的作用形成“希格斯场”。一些本来木有质量的基本粒子在这种场中受到希格斯玻色子的作用，有了惯性，最终有了质量。这些有了质量的基本粒子组成了各种夸克，然后组成电子中子质子，再组成原子，最后组成了物质。说白了，这种粒子是质量的源头，是世间万物所有物质的基本所在。传说上帝就是干这活的，所以希格斯玻色子被称为“上帝粒子”。爱因斯坦相对论通过质能方程E=mc2给出了两者的关系，即质量和能量可以相互转换，两者总量守恒。核武器爆炸就是质量转变为能量的实例；而“上帝粒子”就是将能量变为质量的干活。
LHC将两砣质子以亚光速相撞，如果撞了个正着，质子肯定被撞得稀巴烂，“五脏六腑”都得被撞出来。科学家通过高科技手段把这些“五脏六腑”飞溅的轨迹统统记录下来，然后再根据轨迹的样式识别这些“五脏六腑”的种类，并且发现新的“五脏六腑”。
科学家已经通过理论预测了“上帝粒子”的各种物理性质，必然也预知了它的轨迹样式，所以如果发现了这种轨迹，既可以说找到了“上帝粒子”存在的证据。
复工当天，L HC即进行了质子对撞实验。科学家把200亿个质子对撞，产生了创纪录的7太（7×1012）电子伏特（别看数量级这么大，大约只等于0.000001焦耳，约等于七只蚊子飞行时所需能量）的能量，在微观尺度上重现了宇宙大爆炸后十亿分子一秒时各种基本粒子四处飞溅的场景。
对于诸位关心的，LHC是否会产生黑洞，最终吞噬地球的想法，伟大的霍金大叔已预测“我认为大型强子对撞机拥有足以产生黑洞的能量的可能性还不到1%，所以我没有必要屏住呼吸”。所以，大家尽可以“情绪稳定”。
正在进行的两项重大R&D计划
除此之外，C E R N还在进行着两项重大研究计划：紧凑型直线对撞机CL I C和超导质子直线加速器SPL。紧凑型直线对撞机CLIC（Compact Linear Collider）是更富于创新思想的方案，设计能量1TeV，采用双束加速方法：一个是常温、行波结构的主加速器，另一个是工作于3G e V能量的超导强流电子直线加速器，其电子束转换后产生微波，再输送到主加速器加速电子和正电子。此方案可省去几千支速调管、调制器和脉冲压缩装置。
超导质子直线加速器SPL（SuperconductingProton Linac）是一个2.2 GeV的质子直线加速器，它将增加CERN原有高能加速器（PS、SPS、LHC）的性能，并满足未来中微子和离子束辐射物理实验的需要。
CERN的终极使命
如果你去过CERN，你将收到如下关于CERN终结使命的描述：
（1）Research：通过 LHC 等超级实验设备进行粒子物理学的最前沿研究，用这些设备模拟实现宇宙诞生初期大爆炸时候的能量和空间情况，终极目的当然是搞清楚宇宙本身的一切。
（2）Technology：研究创造最前沿的、可以改变世界的技术。比如类似伯纳斯.李爵士的World Wide Web。现在CERN在计算机领域的努力方向是超大规模数据存储以及分布式计算，因为实验中产生的需要处理的数据远远多于和复杂于Twitter上的牢骚。
（3）Collaborating：科学无国界，CERN 的成立本身也是欧洲各国通力合作的成果，LHC 的建造亦然。在 CERN 里从事研究的科学家来自世界各地，科学是共同语言，对真理的追求可以战胜意识形态或者民族的隔阂。以色列和巴勒斯坦在一起合作也是稀松平常。
（4）Education：追求宇宙真理和所有的基础科学一样，需要漫长的光阴，所以培养下一代科学接班人也是 CERN 的重要任务。
CERN的游客接待处位于日内瓦西郊，瑞士和法国交界处，周长27km的大型强子对撞机（LHC）也就建在这一区域地下。从日内瓦火车站乘16路有轨电车，往密兰方向，倒数第二站下车，然后往车行方向走约50米到路口左转，就能看到56路汽车的站牌，终点站就是 CERN。如此你便可以亲密接触这神秘的物理学“51区”。
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与宇宙射线争辉
第二次世界大战后，科学家们先后发现了众多物理粒子，它们绝大部分来自宇宙，这些稍纵即逝的宇宙射线仿佛一串诱饵引诱人们去揭开宇宙的秘密。然而能逃过大气层的“魔爪”而被捕获到的宇宙射线粒子实在太有限了，与其临渊羡鱼，不如在地球上自己产生这种辐射—途径是借助已知的基本粒子进行相互碰撞。这就需要高能粒子加速器。
预算是惊人的，在那个还在恢复二战创伤的年代，几乎没有一个国家能够独立承担起这项看似并不能带来GDP的纯学术项目。1949年，著名物理学家路易斯.德布罗意（Louisde Broglie）提出了一个在当时看来异想天开的建议：建造一个区域性的具有大型高能加速器的原子核研究实验室。没想到一呼百应，一年后的1950年，在联合国教科文组织的俄歇教授（P. Auger）的促成下，意大利、法国、比利时各倾囊一万美元，加上联合国的部分资助，一个项目计划办公室开始运行。
到1952年2月，已经有12个西欧国家（比利时、丹麦、法国、德国、希腊、意大利、荷兰、挪威、瑞典、瑞士、南斯拉夫）加入，并签订了过渡性组织协议，过渡组织的名称是欧洲核子研究理事会（法文为：Conseil Europeanpour la Recherché Nucleaire）。取法文的第一个字母，简称CERN，中文把它译成欧洲核子研究中心。
三个月后的1952年5月，理事会在巴黎召开了第一次会议，罗马大学的阿玛尔迪（E.Amaldi）被任命为秘书长，负责指导设计质子同步加速器与同步回旋加速器、物理实验室的建设规划以及理论组的建立等工作。这名牛人曾与著名物理学家费米合作，并帮助他设计建造实验室的计数器与电子线路，加速器设计正是他的老本行。
又五个月后的1952年10月，一直处于规划阶段的CERN项目终于落地，慷慨的瑞士发了一个自筹建以来最大的红包—无偿提供日内瓦与法国边界处的密兰小镇的40公顷土地作为实验室用地，这才令这一天才设想用了不到三年时间就成为现实。尽管两年后理事会决定把欧洲核子研究理事会的名称改成欧洲核子研究组织（EuropeanOrganisation for Nuclear Research），但仍然沿用了CERN的名称。
社团成员及必杀技
很显然，CERN是一个非秘密的公众组织，它的口号是“探索物质组成，揭秘宇宙原力”。CERN旗下雇有约3000名的科学家、工程师、技术工人、管理者和秘书等，并向全世界所有热爱和平的国家开放科研合作，有超过9000名科学家在那里进行过研究和培训，他们分别来自80多个国家和500多所大学，有年轻的科学工作者，也有著名科学家和诺贝尔奖获得者。本着相互支持、公平合理的原则，CERN向合作者收取一定的“保护费”，主要运行费用则由20多个核心成员共同分担。
绝大部分资料将CERN的成立时间设定为其更名为“欧洲核子研究组织”之时，即1954年9月29日。事实上早在1951年，筹划工作就已经展开。最初的签字发起人只有12位，不过现在它已经是世界上最大的粒子物理研究中心。
C E R N下设扛把子一名，官方名称为“所长”，由长老会（理事会）任命，任期5年，下设分舵3处，分别为管理委员会、研究委员会和实验委员会，分别负责社团运营、学术研究和实验的开展。它之所以能揽人和吸金无数，关键在于拥有世界上最集中和最牛X的大科学装置，社员们到了这里可谓想蘸白糖蘸白糖，想蘸红糖蘸红糖。所以交点乘凉钱比自己在家鼓捣一个不成器的，那是相当划算。
质子同步加速器（Proton Synchrotron）
顾名思义，它的主要任务是加速质子，是CERN中年龄最大的加速器了。PS建于20世纪50年代，1959年调试完毕，从此连续运行。它的加速环直径为200米，最高能量达GeV（eV为能量单位，电子伏特），一度是世界上功率最大的加速器。PS作适当修改后还可加速电子或正电子，用途十分广泛。
超级质子同步加速器（Super Proton Synchrotron）
既然加有Super前缀，那就意味着拥有超人级的水平咯。超级质子同步加速器于1971年开始建造，主加速环平均直径达2200米，是老质子加速器的10倍。SPS在1976年开始运行，能量输出300GeV至450GeV不等。它常被用来作质子-反质子对撞器，并为高能量电子及正电子加速。
这套系统于1 9 8 3 年被改造成能量为400GeV的质子-反质子对撞机，比当时财大气粗的美国费米实验室的Tevatron-I还强大，雄踞江湖老大的位置。2007年之后，SPS开始为大型强子对撞机（LHC）注入中子及重离子。
反质子系列装置
反质子就是看起来和质子一样，但所带的电荷却完全相反的东东。它们两两接近会湮灭，并转化为能量释放。这一套反质子东东包括反质子积累器A A（A ntiprotonA ccumulator）：反质子源；低能反质子环LEAR（Low Energy Antiproton Ring）：减速装置，降低反质子的能量（1996年拆除）；反质子收集器AC（Antiproton Collector）：建在反质子积累器AA附近，可将反质子的产生率提高10倍。后来反质子收集器AC被改造为反质子减速器AD（Antiproton Decelerator），它执行反质子收集器（AC）、反质子积累器（A A）、质子同步加速器（PS）和低能反质子环（L E A R）的任务，产生反质子，将其冷却、减速，最后将其引出提供给实验。
大型正负电子对撞机（Large Electron PositronCollider）
简称LEP，20世纪最牛X的加速器。光加速管的周长就有27公里，占地36公顷，安装在地下50～175米的隧道中，隧道截面为半径1.9米的圆，总投资6亿美元（由成员国共同承担）。1989年8月13日实现首次对撞，正负电子的能量分别为50GeV。
为了充分利用现有设备，CER N的工程师们将实验室现有的质子同步（P S）、超级质子同步加速器（SPS）都拉下了水，他们先用直线加速器LIL（LEP injector Linac）引出正电子，注入正电子积累环EPA（Electron-PositronAccumulator）后进行积累，达到足够强度后引出，并与LIL引出的电子束一起注入PS加速后再注入SPS加速，最终注入LEP加速并实现对撞。LEP是当时最风光的正负电子对撞机，而现在LEP已升级为大型强子对撞机，用以模拟宇宙大爆炸的场景，对此想必诸位已多有耳闻了。
大型强子对撞机LHC
这就是被大众媒体渲染为末日设备的东东。2001年，CER N决定拆除L EP原有的全部磁铁和设备，建造能实现7.7TeV能量的质子-质子对撞的大型强子对撞机LHC（LargeHadron Collider）。总投资48亿1900万瑞士法郎（由美国、日本、俄罗斯、印度等国共同出资），LHC成为世界上最大的粒子加速器设施，总撞击能量达14TeV，主要用于开展模拟宇宙大爆炸的实验，寻找理论上预见的物理现象。
LHC利用原LEP 27公里周长的隧道，隧道直径3米，贯穿瑞士与法国边境。主环上分布着约7000块磁铁，这些磁铁用液态氮气冷却到约1.9K的温度，已经接近绝对零度；磁铁上的线圈达到超导状态，以提供持续稳定的磁场。L H C运行时对撞点上每秒发生至少6亿次粒子对撞，环上的不同对撞点建有CMS、ATL AS、LHCb、ALICE四个大型探测器，对撞产生的各种粒子被探测器测量、记录，并作物理分析。
长基线中微子实验CNGS
这个东西的作用是产生高能中微子束流，从地下发送到730公里以外的意大利GranS asso国家实验室，主要目的是研究中微子震荡。理解起来有点复杂，总之知道这项研究将有助于更好地揭示宇宙奥秘就是了。包括西欧中心、中国和日本在内的12个国家的33个研究机构参加了此项目。项目总经费为7100万瑞士法郎，由几个成员国提供，其中意大利提供4860万瑞士法郎，其余由比利时、法国、德国、西班牙和瑞士提供。
CERN的江湖
CR EN古道热肠，事业兴旺，自诞生起为那些潜心修炼的成员提供了绝佳的场所和设备，并为整个物理江湖贡献了许多重要发现，许多科学家也因此获得大奖，包括诺贝尔奖，以下略举一二。
CERN第一任所长Felix Bloch和Edward MillsPurcell因开发出核磁精密测量的新方法和随后的发现获1952年诺贝尔物理奖。
1983年物理学家Carlo Rubbia和Simon Vander Meer在CERN的实验中发现W±和Z0粒子，获得了1984年的诺贝尔物理奖。
LEP加速器之ALEPH实验的负责人，理论物理学家Jack Steinberger因中微子束流方法和通过发现μ子中微子展现出轻子的二重态结构，与Leon Lederman和Mel Schwartz共获1988年诺贝尔物理奖。
理论物理学家Georges Charpak于1968年发明了多丝正比室，并随后研制出探测器，开创了电子探测粒子的新时代。他因为自己的发明，特别是多丝正比室—探索物质最内部结构技术上的突破而获1992年诺贝尔物理奖。
有人做过一个统计，在CER N建立五十周年之际，其重大的物理成果远超过20项。乍看来，CERN在绝大部分时间都在与原子核内的家伙们打交道，仿佛对大众与社会的贡献并不大。而事实远非如此。由于加速器建造和实验工作经常用到市场上没有的技术和产品，例如超高压、超高真空、大型超导磁体、超高精度的位置测量、超快的时间测量、超大量数据的快速远距离传输等，CERN在开展每个项目前都必须由自己或与工业部门共同发展出新的技术和产品，来满足加速器建造和实验工作的要求。CERN要求，任何由其发展出的新技术都是不申请专利的，免费向社会提供。现代医学中超导核磁共振设备、射线无伤探测以及海关集装箱的检测装置，核心技术都来自于CERN。
近年来， C E RN 还成立了“ 技术转让部”，专门与工业部门接触，以便把发展出的新技术和产品， 尽快应用到社会上去。如在法国与瑞士交界的小镇圣洁尼，法国设立了一个新技术开发区，使在CERN工作的技术人员可以随时到这个新技术开发区洽谈业务；意大利也成立了一个生产快电子学产品的公司，它的大部分成员都是曾经在CERN工作过的快电子学技术人员。现在这家公司已经发展成为全世界高能物理实验仪器的主要供应商之一。
最大众的应用无外乎W e b 互联网了。1989年，C E R N计算中心的伯纳斯.李（Tim Berners-Lee）提出了一个称之为“World Wide Web”的全球超文本项目计划，以便人们能够将各自的信息通过超文本网络共享。从1990年10月开始工作，他仅用了两个月时间，就完成了第一个超文本浏览程序的编写。1992年夏天，这个软件在互联网上公开使用。以后的两年里，伯纳斯不断根据互联网用户的反馈修改程序设计，提出了URL的规范，重新定义了HTTP和HTML，并无偿在全球更大范围内推广。
寻找上帝粒子
2010年3月30日，位于法国与瑞士边境的大型强子对撞机（Large Hadron Collider ，L H C）结束检修与调试，正式复工。这部史上最强的对撞机于2008年9月10日第一次启动，但仅仅过了九天，也就是9月19日，就发生了杯具：用来冷却超导体的液氦发生了严重泄漏，导致冷却不良，超导体脱离超导态，超高电流遇上电阻产生高温融化了超导体。此后又经历停电和多种事故，不过最终依然朝着还原宇宙大爆炸的进程进发—这也是CERN当前最主要的工作。
L H C的主要目的是寻找传说中的“上帝粒子”。“上帝粒子”户口上的名字叫做“希格斯玻色子”（Higgs boson），是当代粒子物理学标准模型中预测的一种基本粒子。它的作用很牛逼，是通过一种叫“希格斯机制”的作用形成“希格斯场”。一些本来木有质量的基本粒子在这种场中受到希格斯玻色子的作用，有了惯性，最终有了质量。这些有了质量的基本粒子组成了各种夸克，然后组成电子中子质子，再组成原子，最后组成了物质。说白了，这种粒子是质量的源头，是世间万物所有物质的基本所在。传说上帝就是干这活的，所以希格斯玻色子被称为“上帝粒子”。爱因斯坦相对论通过质能方程E=mc2给出了两者的关系，即质量和能量可以相互转换，两者总量守恒。核武器爆炸就是质量转变为能量的实例；而“上帝粒子”就是将能量变为质量的干活。
LHC将两砣质子以亚光速相撞，如果撞了个正着，质子肯定被撞得稀巴烂，“五脏六腑”都得被撞出来。科学家通过高科技手段把这些“五脏六腑”飞溅的轨迹统统记录下来，然后再根据轨迹的样式识别这些“五脏六腑”的种类，并且发现新的“五脏六腑”。
科学家已经通过理论预测了“上帝粒子”的各种物理性质，必然也预知了它的轨迹样式，所以如果发现了这种轨迹，既可以说找到了“上帝粒子”存在的证据。
复工当天，L HC即进行了质子对撞实验。科学家把200亿个质子对撞，产生了创纪录的7太（7×1012）电子伏特（别看数量级这么大，大约只等于0.000001焦耳，约等于七只蚊子飞行时所需能量）的能量，在微观尺度上重现了宇宙大爆炸后十亿分子一秒时各种基本粒子四处飞溅的场景。
对于诸位关心的，LHC是否会产生黑洞，最终吞噬地球的想法，伟大的霍金大叔已预测“我认为大型强子对撞机拥有足以产生黑洞的能量的可能性还不到1%，所以我没有必要屏住呼吸”。所以，大家尽可以“情绪稳定”。
正在进行的两项重大R&D计划
除此之外，C E R N还在进行着两项重大研究计划：紧凑型直线对撞机CL I C和超导质子直线加速器SPL。紧凑型直线对撞机CLIC（Compact Linear Collider）是更富于创新思想的方案，设计能量1TeV，采用双束加速方法：一个是常温、行波结构的主加速器，另一个是工作于3G e V能量的超导强流电子直线加速器，其电子束转换后产生微波，再输送到主加速器加速电子和正电子。此方案可省去几千支速调管、调制器和脉冲压缩装置。
超导质子直线加速器SPL（SuperconductingProton Linac）是一个2.2 GeV的质子直线加速器，它将增加CERN原有高能加速器（PS、SPS、LHC）的性能，并满足未来中微子和离子束辐射物理实验的需要。
CERN的终极使命
如果你去过CERN，你将收到如下关于CERN终结使命的描述：
（1）Research：通过 LHC 等超级实验设备进行粒子物理学的最前沿研究，用这些设备模拟实现宇宙诞生初期大爆炸时候的能量和空间情况，终极目的当然是搞清楚宇宙本身的一切。
（2）Technology：研究创造最前沿的、可以改变世界的技术。比如类似伯纳斯.李爵士的World Wide Web。现在CERN在计算机领域的努力方向是超大规模数据存储以及分布式计算，因为实验中产生的需要处理的数据远远多于和复杂于Twitter上的牢骚。
（3）Collaborating：科学无国界，CERN 的成立本身也是欧洲各国通力合作的成果，LHC 的建造亦然。在 CERN 里从事研究的科学家来自世界各地，科学是共同语言，对真理的追求可以战胜意识形态或者民族的隔阂。以色列和巴勒斯坦在一起合作也是稀松平常。
（4）Education：追求宇宙真理和所有的基础科学一样，需要漫长的光阴，所以培养下一代科学接班人也是 CERN 的重要任务。
CERN的游客接待处位于日内瓦西郊，瑞士和法国交界处，周长27km的大型强子对撞机（LHC）也就建在这一区域地下。从日内瓦火车站乘16路有轨电车，往密兰方向，倒数第二站下车，然后往车行方向走约50米到路口左转，就能看到56路汽车的站牌，终点站就是 CERN。如此你便可以亲密接触这神秘的物理学“51区”。
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