Nuestra comprensión actual del Universo es incompleta. El modelo estándar de partículas y fuerzas resume nuestro conocimiento actual de la física de partículas. El modelo estándar ha sido probado por varios experimentos y ha demostrado ser particularmente exitoso en anticipar la existencia de partículas previamente no descubiertas. Sin embargo, deja muchas preguntas sin resolver, que el LHC ayudará a responder.
El modelo estándar no explica el origen de la masa, ni por qué algunas partículas son muy pesadas, mientras que otras no tienen masa en absoluto. La respuesta puede ser el llamado Mecanismo de Higgs . Según la teoría del mecanismo de Higgs, todo el espacio se llena con un “campo de Higgs”, y al interactuar con este campo, las partículas adquieren sus masas. Las partículas que interactúan intensamente con el campo de Higgs son pesadas, mientras que las que tienen interacciones débiles son ligeras. El campo de Higgs tiene al menos una nueva partícula asociada, el bosón de Higgs. Si existe tal partícula, los experimentos en el LHC podrán detectarla.
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El Modelo Estándar no ofrece una descripción unificada de todas las fuerzas fundamentales, ya que sigue siendo difícil construir una teoría de la gravedad similar a la de las otras fuerzas. La súper simetría , una teoría que hipotetiza la existencia de socios más masivos de la partícula estándar, podría facilitar la unificación de las fuerzas fundamentales. Si la super-simetría es correcta, entonces las partículas super-simétricas más livianas se deben encontrar en el LHC.
Las observaciones cosmológicas y astrofísicas han demostrado que toda la materia visible representa solo el 4% del Universo. La búsqueda está abierta para partículas o fenómenos responsables de la materia oscura (23%) y la energía oscura (73%). Una idea muy popular es que la materia oscura está hecha de partículas neutras súper simétricas, pero aún no descubiertas.
El LHC también ayudará a investigar el misterio de la antimateria . La materia y la antimateria deben haberse producido en las mismas cantidades en el momento del Big Bang, pero por lo que se observa hasta ahora, es que el Universo está hecho solo de materia. ¿Por qué? El LHC podría ayudar a proporcionar una respuesta.
