اخبار

از LHC چه می دانید؟

photo_2016-08-08_14-14-56
نوشته شده توسط مائده سنگل زاده

شاید شیرین ترین کار علم تحقق بخشیدن به دنیای کودکانه هایمان باشد. هر کدام از ما هر بار با دیدن “آلیس” کوچک می شدیم تا بتوانیم در دنیای اعجاب انگیزش ماجراجویی کنیم، یا هر روز آرزو می کردیم که بتوانیم همراه “بیمبل” کوچک شویم تا وارد سطل سحرآمیز شده و با “تینی وینی” هم بازی شویم، دنیای ذرات هم اینچنین است. هرچه دنیای مورد تجسس (مانند دنیای آلیس و درون سطل سحرآمیز) کوچکتر باشد، طول موج ذره کاوشگر (آلیس یا بیمبل) نیز باید کوچکتر شود تا بتواند وارد آن ناحیه گردد و پس از خروج از آن ناحیه اطلاعات مربوط به آن را به ما بدهد.
برای کاهش طول موج ذره باید تکانه و در نتیجه انرژی آن افزایش یابد. ما به وسیله ی فوتون هایی که در محدوده ی انرژی ev دارند می توانیم دنیای مولکول ها و اتم ها را کشف کنیم. اما در دنیای هسته ها ما به انرژی بیشتر از Mev نیاز داریم که این مقدار انرژی را با استفاده از شتاب دهنده ها تامین می کنیم.
جرقه نیاز به ساخت شتاب دهنده ها از آزمایش رادرفورد که هسته نیتروژن را توسط رادیوم (ذرات آلفا با انرژی حدود ۵-۸Mev) بمباران و تجزیه کردند، در ذهن فیزیکدانان زده شد. با استفاده از همین شتاب دهنده ها دریافتند پروتون و نوترون که سازنده هسته بودند خود از کوارک ها ساخته شده اند. یافتن نرون ها و باریون ها عطش ساختن شتابدهنده ها با انرژی بالاتر را بیشتر کرد.
شتاب دهنده ها از نظر میدان الکتریکی اعمال شده بر روی ذرات باردار به دو گروه تقسیم میشوند.
۱) شتاب دهنده ها با میدان الکتریکی یکنواخت
۲) شتاب دهنده ها با ضربه های الکتریکی همزمان
اما بزرگ ترین و پر انرژی ترین شتاب دهنده ذرات در جهان “برخورد دهنده هادرونی بزرگ ( LHC )“ است که این شتاب دهنده از تونل های استوانه ای شکلی تشکیل شده است که در آنها پرتوهای ماده در دو مسیر موازی کنار هم برای رسیدن به سرعت مورد نظر شتاب داده می شوند تا زمان برخورد فرا برسد. این فرآیند پروتون ها که خلاف جهت هم حرکت می کنند و دارای انرژی جنبشی زیادی هستند را به یکدیگر برخورد می دهد. هدف از آن کشف اجزای یافت نشده‌ی مدل استاندارد فیزیک (ذرات بنیادی) و نظریه‌ی ابرتقارن یا وحدت بزرگ است.
LHC یک تونل دایره ای شکل با محیط ۲۷ کیلومتر است و در عمق ۵۰ تا ۱۷۵ متری زمین قرار دارد و در عمق ۳٫۸ متری در خط لوله بتونی ساخته شده است.
در مسیر حرکت، بیشتر از هزار دوقطبی مغناطیسی جهت نگهداشتن پرتوها در مسیر دایره ای استفاده شده است، و از ۳۳۰ چهارقطبی مغناطیسی جهت متمرکز کردن آنها کمک گرفته می شود تا احتمال برخورد در چهار نقطه ی آشکار ساز ها بالا رود که وزن این قطعات مغناطیسی معادل ۲۷ تن در نظر گرفته شده است. برای نگهداشتن این قطعات در دمای فعالیتشان نیاز به ۹۶ تن هلیوم مایع است. مغناطیس دوقطبی ها از ۰٫۵۴ تا ۸٫۳ تسلا افزایش می یابد. هر پروتون ۷ الکترون ولت و انرژی برخورد ۱۴ ترا الکترون ولت خواهد بود.
قبل از ورود پرتو ها به شتاب دهنده ی اصلی نیاز است انرژی پروتون ها در تقویت کننده هایی افزایش پیدا کند که درگاه اول به وسیله ی یک دستگاه شتاب دهنده ی طولی Linac2، انرژی آنها را تا ۵۰ مگا الکترون ولت تقویت و وارد فاز دوم تقویت کننده که تقویت ذرات باردار الکترونی (Proton Synchrotron Booster) و انرژی آنها را تا ۲۶ الکترون ولت می رساند و در آخرین مرحله ی پیش از تزریق به حلقه ی مرکزی در دستگاه فوق تقویت ذرات بار دار (SPS) قرار گرفته و انرژی آن را تا ۴۵۰ گیگا الکترون ولت افزایش داده و در نهایت به مدت ۲۰ دقیقه بدون برخورد در حلقه ی مرکزی قرار گرفته و تا ماکسیمم انرژی خود یعنی ۷ ترا الکترون ولت می رسد و سرانجام برای مدت ۱۰ تا ۲۴ ساعت در حالی که برخورد ها در ۴ نقطه تقاطع رخ می دهد، ذخیره می شوند.
آشکار ساز ها ی موجود در LHC:
ATLAS: یکی از دو تایی که به نام آشکار ساز با هدف عمومی نامیده می شوند. ATLAS به دنبال نشانه هایی از فیزیک جدید شامل اساس جرم و بعد های دیگر میگردد.
CMS: آشکار ساز با هدف عمومی دیگر که مانند ATLAS به جستجوی بوزون های هیگز و شواهدی بر ماده تاریک می گردد.
ALICE: به مطالعه فرم مایع مواد با نام کوارک-گلون پلاسما که مدت کوتاهی بعد از انفجار بزرگ وجود داشت می پردازد.
LHCb: مقدار ماده و پاد ماده خلق شده در انفجار بزرگ را برابر می گیرد. این آشکار ساز سعی در تحقیق در مورد پادماده گم شده دارد.

درباره نویسنده

مائده سنگل زاده

دیدگاه شما چیست