سیستم LHC بزرگترین شتاب دهنده ی ذرات در دنیاست که در تونلی زیر CERN  قرار گرفته. آزمایشگاه فیزیک اروپایی خارج از منطقه ی Geneva. که اخیرا بعد از دو سال استراحت به خاطر تعمیرات و ارتقا دوباره راه اندازی شده.و آماده ی پیشرفت سازی درک ما از کیهان و قوانین جدید است. 
فرآیند تزریق : میلیاردها پروتون به LHC وارد شده. 
سیستم LHC حلقه ای ضخیم به طول 28 کیلومتر است که ذرات پروتون را تا مرز سرعت نور قبل از برخورد دادنشان با یکدیگر شتاب میدهد. پروتون ها ذراتی هستند که در هسته ی اتم قرار دارند و اندازه ی آنها به سختی به یک هزارم میلیون میلیون متر میرسد. 
آنها آسانترین ذرات گرفته شده از هیدرون هستند از اتم هایی ساده با یک پروتون و یک الکترون به دورشان.  سیستم LHC با حجمی از گار هیدروژن آغاز به کار میکند که از طریق میدانی الکتریکی به سیستم فرستاده میشوند تا الکترون ها از اتم دور شوند و تنها پروتون ها باقی بمانند. میدان های الکتریکی و مغناطیسی کلیدی برای شتاب ذره هستند : چون پروتون ها بار الکتریکی مثبت هستند در میدان الکتریکی شتاب میگیرند و در میدان مغناطیسی داخل حلقه خم میشوند.
فرآیند سعود : 
شتاب دادن میلیاردها پروتون تا نزدیکی سرعت نور  و جهت دادن آنها در مسیر LHC و سپس برخورد دادن آنها با یکدیگر یک عمل تعادل ظریفانه است که توسط ابزاری با ولتاژ بسیار بالا و آهن رباهای غول پیکر انجام میشود.  این یک موفقیت تکنیکی  شگفت انگیز است. در واقع یکی از برنامه های مهم تحقیقاتی فیزیک ذرات توسعه ی تکنولوژی در این زمینه است. از درمان سرطان پروتونی گرفته تا شبکه ی اینترنت جهانی.  


به ادامه مطلب بروید

 



اما هیجان واقعی در علم قرار دارد: سیستم LHC  کیهان را میکاود اما در کوچکترین مقیاس ها. هر آنچه که ما تاکنون آموخته ایم در مدل استاندارد فرمول بندی شده است ، نظریه ای که کیهان تشکیل یافته از ذرات کوچک را توصیف میکند و قوانینی را در مورد چگونگی عملکرد ذرات ارائه میدهد.  با خورد کردن بعضی از این ذرات با یکدیگر در انرژی بالا ما میتوانیم این قوانین را آزمایش کرده و کشفیات جدید انجام دهیم. 
دور اول فعالیت سیستم LHC ( بین سال های 2010 تا 2013 ) اطلاعات کافی را برای ازمایش مدل استاندارد تا سطوح جدیدی از دقت عمل و کشف ذره ی بوزون هیگز در اختیار دانشمندان قرار داد. 
وجود این ذره در دهه ی 1960 پیش بینی شده بود و نقش مهمی در مدل استاندارد ایفا میکند. اما این پیش بینی 50 سال قبل از زمانی بود که ماشینی قدرتمند برای کشف آن در اختیار داشته باشیم. این کشف علاوه از انرژی زیاد به اطلاعات زیاد نیز ملزم بود : بوزون هیگز یک ذره ی نادر است و در هر میلیارد برخورد در LHC یکبار به وجود می آید.
مرحله ی بالا مسطح : انرژی پرتو پس از رسیدن به مقصد کاسته میشود. 
سیستم LHC در دور دوم کاری با بالاترین سطح انرژی تا به حال انجام شده در یک شتاب دهنده ی ذرات را انجام خواهد داد.  مرحله ی دوم پروتون ها را با ۶۰ درصد انرژی بیشتر نسبت به مرحله ی اول از طریق فشار آوردن مغناطیس ها و شتاب دهنده ها برخورد خواهد داد. ما امیدواریم که این دستاورد بزرگ باعث گلاویز شدن با بعضی از بزرگترین سوال ها در فیزیک ذرات شود. 
یکی از مهمترین مبحث های دنیای کوانتوم ماده ی تاریک است. نوعی جدید از ذره که در سراسر کیهان گسترش یافته. و با مرحله ی دوم فعالیت LHC ما امیدواریم تا این ذره را در آزمایشگاه برای اولین بار شناسایی کنیم. اما اگر بوزون هیگز نادر است ماده ی تاریک هم باید نادرتر باشد و ما به برخوردهای بیشتری برای یافتن آن نیاز خواهیم داشت.
مرحله  فشار : پرتوها به درستی تابانده شده و بر روی چهار نقطه در اطراف LHC جایی که با یکدیگر روبه رو میشوند متمرکز شده اند و آزمایشات برخوردها را ثبت خواهد کرد.
ازمایشات اکنون به پاکسازی سیستم قبل از شروع عملیات جدید نیازمندند و ما حتی میتوانیم پدیده هایی را مطالعه کنیم که قبلا هرگز مشاهده نشده اند. هنوز بسیاری از برخوردها جالب نخواهد بود چرا که پروتون ها بدون انجام عمل خاصی یکدیگر را خورد خواهند کرد.  و بدتر اینکه ذرات جدیدی که ما به دنبال آنها هستیم بسیار ناپایدارند و به محض مشاهده شدن پوسیده میشوند. بنابراین کار این آزمایشات اندازه گیری هر ذره ای است که از یک برخورد آزاد میشود و سپس بازسازی هرآنچه که اتفاق افتاد و جستجوی شواهدی از پدیده های غیر معمول میباشد.  
همانند ماده ی تاریک ایده های بسیاری برای ازمایش  وجود دارد مانند : ابر تقارن ، اندازه گیری بوزون ها ، سیاهچاله های کوانتومی و نوترینوهای سنگین که همه ی آنها را میتوانیم در برخوردهای LHC بازسازی کنیم. بخشی از لذت و رنج دنیای علم در این است که یک کشف میتواند در طی چند روز انجام گیرد و یا سال ها طول بکشد.
مرحله ی پرتوهای پایدار : سیستم LHC اکنون به آرامی فعالیت میکند پرتوها همانطور که انتظار میرود رفتار میکنند و آزمایشات میتوانند شروع به ثبت اطلاعات کنند. 
دوره ی دوم شروع شده ...شامپاینها در آزمایشگاه CERN جریان دارند...اکنون توجه به سمت آنالیز داده های جدید میرود و زمان آن رسیده که ماها به سر کار خود بازگردیم...
این مقاله توسط گاوین هسکت از بخش فیزیک ذرات نوشته شده. 

 


مترجم : آیدا صفری 
منبع : Phys.org 
آرش بوالحسنی-هوش فرازمینی

کانال تلگرام ما در زمینه کیهانشناسی و نجوم:
telegram.me/persiancosmology


تاريخ : ۱۳٩٤/۱٢/۱۸ | ۸:٤۳ ‎ب.ظ | نویسنده : arash | نظرات ()
  • ویندوز سون | آنکولوژی