desno|mini|300px|Države članice. desno|mini|300px|Ulaz u zgradu Cern-a. desno|mini|300px|Akcelerator čestica i objedinjavanje prethodnih razvojnih koraka u akceleratorskom kompleksu supersudarivača LHC (Veliki hadronski sudarivač), u CERN-u kraj Ženeve. Protoni, ioni, elektroni i pozitroni početno se ubrzavaju u linearnim akceleratorima (LINAC), zatim u starom protonskom sinkrotronu iz 1959. (PS), odnosno u elektronskom sinkrotronu (BOOSTER). Sljedeći je korak ubrzavanje u prstenu supersinkrotrona (SPS) i konačno upućivanje u golemi prsten LEP/LHC na daljnje ubrzavanje.
CERN (akronim od franc. Conseil européen pour la recherche nucléaire: Europsko vijeće za nuklearna istraživanja, kakvo je bilo privremeno ime iz 1952. god.; zapravo je službeno ime od osnivanja 1954. god. "Europska organizacija za nuklearna istraživanja" - Organisation européenne pour la recherche nucléaire), međunarodna je institucija za nuklearna istraživanja kojoj su svrha fundamentalna istraživanja (bez izravnih tehnoloških ili komercijalnih ciljeva) na području fizike elementarnih čestica, osnovana 1954. CERN je najveći znanstveni laboratorij na svijetu, ima najsloženije znanstvene mjerne instrumente i druge uređaje potrebne za istraživanja. Najvažniji su instrumenti u CERN-u akceleratori i detektori čestica. U akceleratorima se čestice ubrzavaju gotovo do brzine svjetlosti i usmjeravaju na sudare. Promatranjem sudara s pomoću detektora dobivaju se podaci o međudjelovanju čestica. Sjedište je organizacije u Meyrinu kraj Ženeve. U članstvu CERN-a su 23 države, a s 38 država među kojima je i Hrvatska CERN ima ugovore o suradnji.
Organizacija Europsko vijeće za nuklearna istraživanja ili CERN je osnovan 1953. godine s namjerom da se na jednome mjestu koncentriraju profesionalna, tehnička, intelektualna i financijska sredstva europskih zemalja, jer fizika elementarnih čestica zahtijeva velika ulaganja, izgradnju složenih i skupih akceleratora, detektora, elektroničkih sustava i informatike. Europske zemlje, koje su dominirale znanstvenom scenom prije rata, izišle su iz II. svjetskog rata znanstveno upropaštene i izgubile su najveći broj svojih stručnjaka i znanstvenika, znanost se bila preselila u SAD i nijedna europska zemlja pojedinačno nije bila više u mogućnosti obavljati takva istraživanja koja zahtijevaju ulaganja na skali zemalja-kontinenta kao što su bili SAD i SSSR. Osnutkom CERN-a namjera je bila vratiti barem djelomično znanstvenu premoć i spriječiti odljev mozgova (brain drain) prema SAD-u, veliku brigu europskih političara onog vremena.Hrvatska revija Daniel Denegri: Dugi put do Higgsova bozona, 4/2013. (pristupljeno 31. ožujka 2020.) Nalazi se na francusko-švicarskoj granici, zapadno od Ženeve. Članovi CERN-a su 23 države.
Tadašnja Jugoslavija bila je među dvanaest zemalja osnivačica CERN-a (potpisnik konvencije 1953. bio je P. Savić, uz prisutnost I. Supeka), pa su fizičari i inženjeri iz Hrvatske (Institut Ruđer Bošković /IRB/ i Prirodoslovno-matematički fakultet /PMF/, Zagreb) počeli odlaziti u CERN, neki na kraće boravke, a neki i trajno. Profesor V. Glaser iz Zagreba/PMF otišao je potkraj 1950-ih u CERN i bio ondje jedan od ključnih teorijskih fizičara, baveći se aksiomatskom teorijom polja; ali će i niz drugih fizičara, eksperimentalaca i teoretičara dolaziti sljedećih godina i desetljeća na kraća ili duža razdoblja u CERN. Kao članovi teorijske grupe 1960-ih godina došli su teoretičari kao G. Alaga, D. Tadić (nuklearna fizika i slabe interakcije), B. Jakšić (koji je tada radio na modelu Regge), V. Paar (nuklearni modeli), kasnijih godina S. Pallua (čestičar i kozmolog), I. Picek (teorija čestica), B. Guberina (teorija i fenomenologija raspada šarmiranih bariona), J. Trampetić (fenomenologija/teorija B hadrona), B. Melić (B-fizika i narušavanje CP simetrije) itd. Neki su došli radeći na eksperimentima, M. Furić (nuklearna fizika), D. Vranić, G. Paić, D. Ferenc, K. Kadija, T. Antičić itd. (uglavnom na fizici teških iona), i nova generacija – V. Brigljević i njegovi studenti i suradnici, koji rade na analizi podataka s CMS detektora. Od devedesetih godina dolaze i fizičari i sa Sveučilišta u Splitu, I. Puljak, Z. Antunović, N. Godinović, D. Lelas, M. Dželalija, R. Pleština, M. Kovač itd., koji rade na CMS detektoru i analizi podataka. U CERN-u djeluje i više stručnjaka hrvatskog podrijetla, ali vezanih za druge institucije, ili direktno za CERN (inženjeri Boltezar, Mario Weiss, Fred Asner – eksperti za akceleratorske ili magnetske tehnike) ili za zapadnoeuropske institucije kao I. Derado (MPI–München), G. Senjanović (ICTP–Trst), D. Denegri (CEN–Saclay) itd., koji su ili povremeno ili trajno aktivni u CERN-u.
Ukupni broj fizičara vezanih uz ovaj projekt je oko 10 000. U CERN-u je zaposleno oko 2 500 ljudi, a oko 800 znanstvenika iz 580 institucija koristi se njegovim kapacitetima za svoja istraživanja. CERN-om upravlja 20 zemalja članica Europske unije. S dodatnih 38 zemalja, među kojima je i Hrvatska, CERN surađuje na temelju ugovora o suradnji. Budžet CERNa u 2008. godini iznosio je oko 1,1 milijardu švicarskih franaka. Europski laboratorij za fiziku čestica ili CERN najveći je istraživački laboratorij na svijetu.
Hrvatska je uspostavila odnose s CERN-om ubrzo nakon što je stekla nezavisnost. Do 1997. hrvatski fizičari radili su uglavnom u SPS pogramu teških iona, u NA49 eksperimentu i u pripremama za program ALICE.
Kontakti s hrvatskim vlastima i veze s pojedinačnim znanstvenim ustanovama obnovljene su 1998., a znanstveno-istraživačke skupine iz Splita i Zagreba pridružile su se programima ALICE i CMS zajedno uz angažman hrvatske industrije, pridonoseći izgradnji dijelova obaju detektora. Uz Institut Ruđer Bošković koji je preuzeo ulogu koordinacijskog tijela, postoji i vrlo aktivna i snažna skupina fizičara u Splitu. Skupina znanstvenika iz Instituta Ruđer Bošković surađuje s CERN-om i u eksperimentima OPERA i CAST.
U proteklih 15 godina, u sklopu ovih aktivnosti, znanstvenici iz Hrvatske objavili su u suradnji sa svojim kolegama više od 300 znanstvenih radova, izradili 10 doktorskih i magistarskih radova, održali više od 100 predavanja i osigurali Končaru i Mikrotrendu ugovore za isporuku opreme za ugradnju u detektore CMS i ALICE. Ministarstvo je sufinanciralo radove Končara na projektu CMS, a Končar je za kvalitetno obavljen posao primio od CERN-a nagradu za kvalitetu (The CMS Gold Award of the Year 2006). Ministarstvo na godišnjoj razini financira posjet studenata završne godine Prirodoslovno-matematičkog fakulteta CERN-u (25 studenata), te financira četiri putne stipendije za posjet Ljetnoj školi CERN-a. mini|desno|300px|Na prstenu LHC-a postavljena su četiri detektora. Dva su općenite namjene, kompaktni mionski solenoid ili CMS, i ATLAS (engl. A Toroidal LHC Apparatus), zatim detektor namijenjen za fiziku b kvarkova, LHCb (engl. Large Hadron Collider beauty) i detektor za fiziku teških iona, ALICE (engl. A Large Ion Collider Experiment). mini|desno|300px|Supravodljivi četveropolni magneti se koriste za usmjeravanje elementarnih čestica do 4 mjesta sudara, gdje se događaju proton – proton sudar. mini|desno|300px|Detektor ALICE. mini|desno|300px|Dio hadronskog kalorimetra na detektoru ATLAS.
mini|desno|300px|Detektor LHCb. mini|desno|300px|Tim Berners-Lee Eksperiment OPERA
Eksperiment OPERA, u kojem sudjeluju i hrvatski znanstvenici s Instituta Ruđer Bošković, po prvi put je otkrio prelazak jedne elementarne čestice - mionskog neutrina u drugu - tau neutrino, što je za fiziku elementarnih čestica važno i dugo najavljivano otkriće. "Hrvati sudjelovali u ključnom otkriću za fiziku čestica", tportal.hr, 2010.
Rad Sustav akceleratora čestica u CERN-u povezan je tako da snopovi čestica prelaze iz jednog akceleratora u drugi, a svaki sljedeći akcelerator ubrzava čestice do većih energija. Posljednji je i najveći akcelerator u nizu LHC. Čestice se ubrzavaju u vakuumiziranim cijevima, a njihovim se gibanjem upravlja s pomoću elektromagnetskih uređaja: dipolni magneti zakreću ih u kružnu putanju, kvadropolni magneti stišću snop čestica, a elektromagnetski rezonatori ubrzavaju čestice ili održavaju njihove energije na željenoj vrijednosti. Ubrzavati se mogu protoni ili atomske jezgre olova. Atomi vodika uzimaju se iz boca tekućeg vodika i ioniziraju električnom strujom. Protoni se ubrzavaju u linearnom akceleratoru do 31,4% brzine svjetlosti, odnosno do energije 50 MeV, potom se ubrzavaju u akceleratorima: PS Booster (akronim od engl. Proton Synchrotron Booster: protonsko-sinkrotronski pojačivač), PS (akronim od engl. Proton Synchrotron: protonski sinkrotron), SPS (akronim od engl. Super Proton Synchrotron: super protonski sinkrotron) i na kraju u akceleratoru LHC, gdje pojedinačne čestice postižu približno 99,999 999% brzine svjetlosti, odnosno energiju od 7 TeV. Dobivanje jezgri olova koje se koriste za sudare složenije je od dobivanja protona. Olovne pare nastaju zagrijavanjem vrlo čistoga komada olova (izotop Pb-208) do temperature od približno 500 °C i ioniziraju se s pomoću struje elektrona. Tim postupkom pojedini atomi olova mogu izgubiti najviše 29 elektrona. Ioni olova ubrzani do energije od 4,2 MeV/u (energije po nukleonu) dodatno se ioniziraju prolaskom kroz ugljičnu foliju, gdje većinom gube po 54 elektrona. Dalje se ubrzavaju u akceleratorima LEIR (akronim od engl. Low Energy Ion Ring: niskoenergetski ionski prsten), PS i SPS. Nakon što postignu energiju od 5,9 GeV/u, prolaze kroz još jednu foliju i gube sve svoje elektrone. Kada postignu energiju od 177 GeV/u, prelaze u LHC i ubrzavaju se do energije od 2,76 TeV/u.
U detektorima se prebrojavaju sudari, prepoznaju nastale čestice i određuju im se prostorni položaji, električni naboj, brzina, masa i energija. Detektori se sastoje od velikoga broja slojeva uređaja za praćenje tragova čestica nastalih ioniziranjem medija i od slojeva elektromagnetskih i hadronskih kalorimetara. Svaki sloj mjeri određena svojstva pojedinih vrsta čestica. Ako se uređaj za praćenje tragova nalazi u magnetskom polju, česticama koje imaju električni naboj može se mjeriti zakrivljenost putanje i tako im odrediti električni naboj i količina gibanja, na primjer čestice pozitivnoga električnoga naboja svinut će svoje putanje na jednu, a čestice negativnoga električnoga naboja na drugu stranu, čestice velike količine gibanja neznatno će zakrenuti svoje putanje, a čestice male količine gibanja gibat će se u uskim spiralama. U uređajima za praćenje tragova ne vide se električki neutralne čestice, na primjer fotoni i neutroni. Kalorimetri mjere energiju čestica tako što ih zaustavljaju. Izgrađeni su od različitih materijala, ovisno o vrsti čestica kojoj su namijenjeni, a glavni su instrument za prepoznavanje električki neutralnih čestica. Mioni i neutrini ne mogu biti detektirani u kalorimetrima. Mioni su jedine električki nabijene čestice koje mogu prijeći nekoliko metara kroz gustu tvar pa se mionske komore nalaze u vanjskim slojevima detektora. Oko najvećeg akceleratorskog prstena snopovi čestica sudaraju se na 4 mjestima, na kojima je postavljeno 6 detektora: ALICE, ATLAS, CMS, LHCb, LHCf i TOTEM. I ostali akceleratori imaju komore za pokuse u kojima se snopovi čestica sudaraju na nižim energijama.