شتاب دهنده هادرونی بزرگ‌ترین شتاب دهنده ذرات در جهان با انرژی بی‌سابقه‌ای فعال شد
به گزارش سایت اینترنتی لاپرس، ده سال پس از کشف بوزون هیگز Higgs boson، شتاب دهنده هادرونی LHC که بزرگ‌ترین و قدرتمندترین شتاب دهنده ذرات موجود در جهان محسوب میشود. با مجهز شدن به یک انرژی برخورد بی‌سابقه دوباره راه اندازی شده است. شتاب دهنده های ذرات از جمله برخورددهنده بزرگ و معروف هادرونی LHC، از جمله عظیم‌ترین و پیچیده‌ترین آزمایشگاه‌ها‌یی هستند که تا کنون به دست بشر ساخته شده‌اند.
در فیزیک ذرات، هادرون (واژه‌ای مشتق از زبان یونانی به معنای محکم و سخت) به ذرات ترکیبی که از دو یا سه کوارک تشکیل شده باشند، اتلاق میشود. یک نیروی هستهای قوی این کوارک‌ها را در کنار هم قرار می‌دهد.
بوزون هیگز معروف به «ذره خدا» برگرفته از نام پیتر هیگز، یک ذره بنیادی اولیه دارای جرم است. مشاهده تجربی این ذره باعث شد دانشمندان بتوانند به چگونگی جرم دار شدن ماده توسط ذرات بنیادی بدون جرم دیگر، پی ببرند.
برخورد دهنده بزرگ هادرونی متعلق به سازمان پژوهش‌های هستهای اروپا CERN پس از سه سال تعطیلی فنی، به منظور تعمیر و نگهداری و بهبود تولید و ردیابی ذرات، مجددا در ماه آوریل راه اندازی شد.
مقامات سازمان پژوهش‌های هستهای اروپا به تازگی در یک نشست مطبوعاتی اعلام کردند که این برخورددهنده با قدرت برخورد کامل ۱۳.۶ تریلیون الکترون ولت به مدت چهار سال فعالیت خواهد کرد.
در این برخورددهنده دو پرتو پروتون که با سرعتی نزدیک به سرعت نور شتاب می‌گیرند. در جهات مخالف در یک حلقه ۲۷ کیلومتری که در عمق یکصد متری زمین در مرز سوئیس و فرانسه واقع شده است، گردش خواهند کرد.
مرحله بعد آشکارسازهایی که در چندین پروژه و آزمایش به ویژه ATLAS، CMS، ALICE و LHCb مورد استفاده قرار گرفته‌اند، برخورد پروتون‌ها را ثبت می‌کنند. در نتیجه برخورد پروتون‌ها ذرات موقت و زودگذری تولید می‌شوند که در واقع تشریح کننده عملکرد ماده هستند.
۱.۶ میلیارد برخورد در ثانیه
هدف دانشمندان متعددی که از کشورهای مختلف جهان با سرن همکاری می‌کنند، پی بردن هر چه بیشتر به اسرار ماده و کشف ناشناختههای کیهان است.
مایک لامونت، مدیر شتاب دهندهها و فناوری «سرن»، می‌گوید ما برای آزمایشهای ATLAS و CMS بیش از ۱.۶ میلیارد برخورد پروتون با پروتون در ثانیه را مد نظر داریم. هر چه این برخوردها شدیدتر باشد، امکان درهم شکستن ذرات بیشتر میشود و به این ترتیب شناسایی اجزای ترکیب دهنده آن‌ها و همچنین فعل و انفعالات متقابل آن‌ها برای دانشمندان راحت‌تر خواهد شد.
آقای لامونت افزود پرتوهای پروتون به تدریج متمرکز خواهند شد تا بر روی نقاط برهمکنش میکروسکوپی اندازه آن‌ها به ۱۰ میکرون برسد و به این ترتیب میزان برخورد پروتون‌ها تشدید شود.
شتاب دهنده هادرونی عظیم‌ترین و قوی‌ترین شتاب دهنده ذرات موجود در جهان است. یکی از مهم‌ترین یافته‌های دانشمندان با استفاده از این شتاب‌دهنده، کشف بوزون هیگز است که در سال ۲۰۱۲ اتفاق افتاد. این خبر توسط فابیولا جیانوتی که در آن زمان هماهنگ کننده آزمایش ATLAS بود و امروز به عنوان مدیر کل سرن فعالیت می‌کند، اعلام شد.
دانشمندان از شتاب دهندهها برای تجزیه و تحلیل جنبه‌های مختلف فیزیک ذرات بنیادی استفاده می‌کنند.
در شتاب دهندهها از میدانهای الکتریکی برای شتاب بخشیدن به پرتو ذرات استفاده میشود. و همچنین از میدانهای مغناطیسی برای به حرکت درآوردن ذرات در یک جهت مشخص استفاده میشود. شتاب دهندهها می‌توانند به شکل حلقوی یا خطی باشند. در شتاب دهنده‌های حلقوی پرتویی از ذرات، به طور دایم یک حلقه را دور می‌‌زنند. شتاب دهنده بزرگ هادرونی از جمله شتاب دهنده‌های حلقوی است. دانشمندان نوع شتاب دهنده را با توجه به هدفی که در تحقیقات خود مد نظر دارند، انتخاب می‌کنند.
آقای جیانوتی می‌گوید ذره هیگز با برخی از عمیق‌ترین سوالات مطرح در عرصه فیزیک بنیادی از جمله شکل و ساختار کیهان و شیوه شکل گیری و سازماندهی ذرات دیگر مرتبط است.
بدون تردید کشف این ذره انقلابی در علم فیزیک ایجاد کرد و مهر تایید بر پیش‌بینی‌های دانشمندانی زد که حدود نیم قرن پیش، آن را به عنوان رکن اساسی «مدل استاندارد فیزیک ذرات» معرفی کرده بودند. بوزون هیگز از دیدگاه دانشمندان، مظهر یک میدان و به عبارت دیگر یک فضایی است که به ذرات بنیادی تشکیل دهنده ماده، جرم می‌دهد.
رازهای سر به مهری که باید کشف شود
دانشمندان با تجزیه و تحلیل حدود ۱.۲ میلیارد میلیارد برخورد پروتون موفق شدند این ذره را شناسایی و ردیابی کنند. به گفته دانشمندان، در مرحله سوم بهره برداری LHC تعداد برخورد پروتون‌ها ۲۰ برابر افزایش خواهد یافت. به گفته آقای مایک لامونت، این افزایش قابل توجهی است که انتظار می‌رود راه را برای اکتشافات جدید هموار کند.
توان شتاب دهنده هادرونی در سال ۲۰۱۲ نصف توان فعلی آن بود. این شتاب دهنده مدتی از کار افتاد تا عملکرد دستگاه‌‌های آن ارتقا داده شود. و پس از چندی با توان دو برابر دوباره راه اندازی شد. در حال حاضر نزدیک به ۱۲ هزار پژوهشگر و محقق کشورهای مختلف جهان از جمله دانشمندان فیزیک ذرات تجربی و نظری برای پی بردن به اسرار و ناشناختههای کیهان در آزمایشگاه بزرگ LHC مشغول کار هستند.
دانشمندان بر این عقیده هستند که بوزون هیگز هنوز تمام اسرار خود را برای بشر برملا نکرده است. شاید اصلی‌ترین مسئله‌ای که همچنان در رابطه با بوزون هیگز برای دانشمندان اسرارآمیز و ناشناخته باقی مانده، ماهیت آن است.
یواخیم منیخ، مدیر بخش تحقیقات و محاسبات سرن می‌گوید:
ما هنوز نمی‌دانیم که هیگز یک ذره بنیادی است. یا ذره‌ای مرکب است که از مجموعه‌ای از چندین ذره که هنوز برای ما شناخته شده نیستند، تشکیل شده است. همچنین ما نمی‌دانیم که آیا تنها بوزون هیگز موجود همین است یا این که ذره یا ذرات دیگری هم با همین ماهیت وجود دارند.
دانشمندان با آزمایشاتی که انجام داده‌اند موفق شده‌اند جرم بوزون هیگز را تعیین کرده و بیش از ۶۰ ذره مرکب از جمله تتراکوارک را که در مدل استاندارد پیش‌بینی شده بودند، کشف کنند.
اما همانطور که جیان جیودیس، رئیس دپارتمان فیزیک نظری در CERN می‌گوید، ذرات در اصل فقط مظهر یک پدیده هستند. این در حالی است که هدف فیزیک ذرات، پی بردن به اصول اساسی ماهیت و طبیعت آن‌هاست. مانند ماهیت ماده تاریک فرضی یا انرژی تاریک که جنبه مرموز و اسرارآمیز آن کمتر نیست.
به این ترتیب ۹ پروژه از تولید ذرات شتاب دهنده هادرونی بهره خواهند برد. یکی از آن‌ها پروژه ALICE است که پلاسمای اولیه ماده را که گفته میشود طی ده میکروثانیه ابتدایی پس از بیگ بنگ شکل گرفته بود، مورد مطالعه قرار می‌دهد. پروژه دیگر LHCf است که در زمینه شبیه سازی پرتوهای کیهانی تحقیق می‌کند.
مرحله بعدی فعالیت برخورددهنده بزرگ هادرونی پس از سومین وقفه در سال ۲۰۲۹ با گذر به مرحله «تلالو بالا» آغاز خواهد شد که طی آن به گفته دانشمندان، شمار رویدادهای قابل ردیابی ۱۰ برابر خواهد شد.
- گفتگو واقعی با یک فرد در حال رویابینی امکان پذیر خواهد بود
- ضرورت دسترسی سرمایه گذاران کوچک به خدمات هوش مصنوعی و یادگیری ماشین
اما فراتر از این، دانشمندان فعال در سرن نگاه خود را به پروژه «برخورددهنده دایره‌ای آینده» معطوف کرده‌اند که شامل یک حلقه بزرگ به طول یکصد کیلومتر است. و گفته میشود مطالعه امکان سنجی آن اواخر سال ۲۰۲۵ تکمیل خواهد شد. به گفته فابیولا جیانوتی، این برخورددهنده که برای درک اسرار فیزیک بنیادی یک ابزار بسیار قدرتمند محسوب میشود، در واقع دستگاه نهایی برای مطالعه بوزون هیگز خواهد بود.
ناسا تایید کرده است که کاوشگر خورشیدی پارکر برای اولین بار، خورشید را “لمس” کرده است
نگاهی به چهار ماموریت علمی زمین در سال 2022
- عضویت در کانال تلگرام رسانه هدهد کانادا
- اخبار روز کانادا و اخبار مهاجرت کانادا را در رسانه هدهد دنبال کنید
- هم اکنون شما هم عضو هفته نامه رسانه هدهد کانادا شوید
منبع: لاپرس
