ابوالفضل کریمی: پرانرژی‌ترین شتاب‌دهنده ذرات جهان توانست رکورد نرخ برخورد ذرات را بشکند و به سرعتی دو برابر قبل برسد. به گفته آندری گلوتوین، فیزیکدان حاضر در ال.اچ.سی، این برخورددهنده اکنون 10هزار برخورد در ثانیه انجام می‌دهد. دانشمندان معتقدند این موضوع می‌تواند شروعی باشد برای تبدیل ال.اچ.سی به قدرتمند‌ترین ماشین برخورددهنده ذرات در جهان.
به گزارش بی‌بی‌سی، ال.اچ.سی در تونلی 27 کیلومتری در زیر خاک مرز فرانسه و سوئیس قرار گرفته است. این ماشین غول‌پیکر توسط سازمان تحقیقات هسته‌ای اروپا، سرن که در نزدیکی ژنو در سوئیس قرار دارد، کنترل می‌شود.
رهبر گروه عملیاتی ال.اچ.سی، مایک لامونت در این باره به بی‌بی‌سی گفت: «واضح است که ال.چی.سی مانند پسری جدید در شهر محسوب می‌شود و ما توانستیم با دو سال تلاش، فرمی‌لب را کنار بزنیم».
شتاب‌دهنده ذرات تواترون در آزمایشگاه شتاب‌دهنده ملی فرمی در ایلی‌نویز آمریکا، رقیب ال.اچ.سی محسوب می‌شود. هرچند شتاب‌دهنده تواترون در ماه‌های اخیر با شدت بیش‌تری فعالیت می‌کند، اما رکورد نرخ برخوردها اکنون در دستان سرن است.
در طول چند ماه گذشته مهندسان ال.اچ.سی به آرامی و دقت، انرژی و شدت پرتوهای پرتون را که درون حلقه 27 کیلومتری حرکت می‌کنند، افزایش دادند و در هفته گذشته، مهندسان دو پرتوی ذرات را که هر کدام شامل سه دسته از ذرات پروتون بودند، به هم برخورد دادند. این برای اولین بار است که این ذرات با شتابی که در اصل ال.اچ.سی برای آن طراحی شده بود، به یکدیگر برخورد می‌کردند. این بدان معناست که هر کدام از این دسته‌ها شامل صد میلیون ذره پروتون بودند.
ال.اچ.سی نخستین پرتوهای ذراتش را با سرعتی نزدیک به نور در سال 2009 به یکدیگر برخورد داد. در آن لحظه این ماشین به نیمی از قدرت طراحی شده‌اش کار می‌کرد، اما دانشمندان در تلاشند تا سال 2013 / 1392 ماشین را با بالاترین انرژی یعنی 14 ترا الکترون‌ولت در هر پرتو به کار بیاندازند. هر ترا الکترون‌ولت معادل یک‌هزار میلیارد الکترون‌ولت انرژی است.
بر روی حلقه برخورددهنده ال.اچ.سی، چهار آزمایش بزرگ طراحی شده تا با آزمایش پیش‌بینی‌های فیزیک جدید، ما را با رازهای جهان خلقت خودمان آشنا کند. این آزمایش‌ها به ترتیب اهمیت سیم‌پیچ فشرده میون یا سی.ام.اس، اتلس، آلین و ال.اچ.سی.بی نام دارند.
دانشمندان امیدوارند این شتاب‌دهنده بتواند ذره زیراتمی گریزانی را که بوزون هیگز نام دارد، پیدا کنند. این ذره که «ذره الهی» لقب گرفته، علت جرم داشتن ماده را توضیح می‌دهد.
مرکز عصبی
با ایستادن در اتاق کنترل اصلی ال.اچ.سی یا همان مرکز عصبی، مایک لامونت توضیح داد که گروهش به یک رکورد درخشندگی در انفجار دست یافته‌اند که میزانی است برای سنجش تعداد پروتون‌هایی که در هر ثانیه به یکدیگر برخورد می‌کنند. او گفت: «درخشندگی کلید قدرت برخورد دهنده ذرات است. هرچه برخورد بیش‌تر باشد ما به فیزیک حقیقی نزدیک‌تر می‌شویم».
پروفسور جان الیس از فیزیکدانان نظریه‌پرداز سرن در بین افرادی است که به دنبال شکار هیگز هستند. او در این باره گفت: «پروتون‌ها ذرات پیچیده‌ای هستند. آن‌ها از کوآرک، میون و ذرات زیراتمی دیگری تشکیل شده‌اند و تماشای برخورد آن‌ها مانند برخورد دو سطل زباله و بیرون آمدن هویج از داخل آن‌هاست! هرچه ما به تعداد برخورد بیش‌تری دست پیدا کنیم، با احتمال بیش‌تری به اَبَرتقارن، ماده تاریک، بوزون هیگز و دیگر انواع جدید در فیزیک دست پیدا می‌کنیم».
ماده تاریک، ماده‌ای است که نیروی جاذبه‌اش کهکشان‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد، اما تاکنون هیچ نشانه دیگری از آن بدست نیامده و دیده نشده است.
وی ادامه داد: «نرخ برخورد به شدت دسته یا تعداد پروتون‌ها در هر دسته بستگی دارد. اکنون ما تلاش می‌کنیم که تعداد دسته‌ها را افزایش دهیم و احتمالا ما در ماه آگوست / مرداد به حداکثر تعداد برخورد ممکن می‌رسیم. هدف نهایی رسیدن به 2,808 دسته در هر پرتو است که امیدواریم تا سال 2016 / 1395 به آن برسیم».
پروفسور الیس اضافه کرد که با افزایش درخشندگی، امکان دارد یکی از مواردی که فیزیکدانان در سرن به دنبال آن هستند، یعنی یک ریزسیاه‌چاله هم تشکیل شود. این موضوع کاملا شگفت‌انگیزی خواهد بود که ما بتوانیم در ال.اچ.سی سیاهچاله‌ها را تولید کنیم و آن را ببینیم. سپس ما ایده‌های خود را در مورد گرانش، فیزیک کوانتومی و نظریه ریسمان آزمایش خواهیم کرد. این کار بسیار هیجان‌انگیزتر از پیدا کردن بوزون هیگز و حتی ماده تاریک است».
در سال 2008 / 1387، سرن گزارشی را منتشر کرد که نتیجه می‌گرفت سیاه‌چاله‌های احتمالی تولیدشده در ال.اچ.سی هیچ خطری نخواهند داشت، چراکه بعد از به وجود آمدن، به سرعت بعد از از بین می‌روند. جالب اینجاست برخوردهایی که میلیاردها سال است بین پرتوهای کیهانی پرانرژی با مولکول‌های جو زمین اتفاق می‌افتد، بسیار پرانرژی‌تر از آن‌هایی است که در ال.اچ.سی اتفاق می‌افتد!
پایداری پرتوها
دکتر لاموند گفت: «قبل از اضافه کردن شدت دسته، دانشمندان باید اطمینان حاصل کنند پرتوهای خاصی که دسته‌ها را با شدت اسمی خود حمل می‌کنند دچار عدم پایداری نمی‌شوند. ما تاکنون با شدت‌های بسیار پایین کار کردیم، چرا که نمی‌خواستیم هیچ آسیبی به وجود بیاید. در تاریخ 30 مارس / 9 فروردین، دو پرتوی پروتون به هم کوبانده شدند و اولین برخورد پرانرژی 7 ترا الکترون ولتی را که هر کدام شامل 4 دسته بود، انجام دادند؛ اما در هر دسته تعداد پروتون‌ها به نسبت پایین بود. هم‌زمان با افزایش تعداد پروتون‌ها، گروه باید دقت بسیاری به خرج دهد تا پرتوها به شیوه‌ای کنترل‌نشده رها نشوند».
این پرتوها آن‌قدر انرژی دارند که می‌توانند سوراخی در لوله خلاء ایجاد کنند و باعث نشت هلیوم به داخل لوله شوند. این موضوع می‌تواند آشفتگی و خسارت زیادی به بار بیاورد که تعمیر آن تا 6 ماه زمان می‌برد. خوشبختامه با توجه به این که همه چیز در عمق 100 متری زمین قرار دارند، از دست دادن انرژی به صورت محلی خواهد بود و همه چیز به طور امن در داخل تونل باقی خواهد ماند.
نشت هلیوم یک بار در سال 2008 / 1387 اتفاق افتاد. مدت کوتاهی بعد از آن‌که ال.اچ.سی برای اولین بار روشن شد، مشکلی در ابررساناهای مغناطیسی باعث شد یک تن هلیوم مایع به داخل تونل نشت کند. تعمیر و راه‌اندازی دوباره این ماشین 14 ماه به طول انجامید.
نظر شما