LHC، پیچیده ترین سازه بشر

خبرگزاری عصر ایران: پیچیده‌ترین سازه‌ی آزمایشی تولید شده به وسیله‌ی انسان برخورد دهنده‌ی بزرگ هاردونی است که در سازمان تحقیقاتی سرن در نزدیکی ژنو سوئیس تاسیس شده است.

پیچیده‌ترین سازه‌ی آزمایشی تولید شده به وسیله‌ی انسان برخورد دهنده‌ی بزرگ هاردونی است که در سازمان تحقیقاتی سرن در نزدیکی ژنو سوئیس تاسیس شده است. هدف از این پروژه کشف اجزای یافت نشده‌ی مدل استاندارد فیزیک و نظریه‌ی ابرتقارن یا وحدت بزرگ است؛ همراه ما باشید تا بیشتر با این سازه‌ی فوق‌العاده آشنا شوید.


در ادامه تصاویری از این سازه خارق‌العاده را به نظاره خواهیم نشست.

دانش آموزان در سرن


دانش آموزان در کنار آزمایشگاه فیزیک CERN در ژنو، خانه‌ی برخورد دهنده‌ی ذرات نشسته‌اند.

تونل LHC


تصویری از تونل برخورد دهنده‌ی هاردونی بزرگ، در این لوله‌ها به پرتوهای ماده برای رسیدن به سرعت مورد نیاز شتاب داده می‌شود تا زمان برخورد فرا برسد.

آشکار کننده‌های LHC

آشکار کننده‌هایی این چنینی در چهار نقطه‌ی مختلف در طول حلقه‌ی شتاب دهنده قرار گرفته‌اند. در این آشکار کننده‌ها حساس‌ترین تجهیزات ساخته شده به دست بشر برای آشکار سازی ذرات ماده و ترکیبات آن‌ها در اندازه‌هایی بسیار کوچکتر از اتم قرار گرفته است.


در نمودار بالا چهار آشکار کننده‌ی بزرگ LHC و محل قرارگیری آن‌ها مشخص است. LHC-b و ALICE برای بررسی پدیده‌های خاص فیزیکی و ATLAS و CMS برای آشکارسازی اهداف عمومی به کار می‌روند.

۲۷ کیلومتر


حلقه‌ی شتاب دهنده‌ی LHC بیشتر از ۲۷ کیلومتر طول دارد و در زیر زمین و مابین کشورهای سوئیس و فرانسه احداث شده است.

اتاق کنترل LHC


فیزیکدانان در حال بررسی اطلاعات حاصل از برخورد ذرات در اتاق کنترل برخورد دهنده‌ی بزرگ هاردونی هستند.

دنباله‌ی ذرات در LHC

وقتی ذرات درون شتاب‌دهنده به یکدیگر برخورد می‌کنند به ذرات پر انرژی از آنچه آن‌ها را تشکیل داده تقسیم می‌شوند. این ذرات بنیادی اکثراً عمر بسیار کوتاهی دارند و به سرعت تبدیل به ذراتی دیگر می‌شوند. ذراتی که بر اثر برخورد تشکیل شده‌اند در دیاگرام‌هایی شبیه این بررسی می‌شوند.

اطلس

آشکار کننده‌ی (ATLAS (‎A Toroidal LHC Apparatus یا دستگاه حلقوی برخورد دهنده‌ی هاردونی بزرگ یکی از دو آشکار کننده‌ی همه منظوره‌ی این مرکز است.

ردیاب اطلس

تکنسینی بر روی نیمه هادی های اطلس کار می‌کند.

غار اطلس

متخصصان نوعی دماسنج را درون اطلس جایگذاری می‌کنند.

دیوار اطلس


ساختمانی که آزمایش کننده‌ی اطلس و دفاترش در آن واقع شده‌اند با این تصویر از برخورد دهنده نقاشی شده‌اند.

اطلس و لِگو

مدلی از آشکار کننده‌ی اطلس که ساشا مهلهیس با استفاده از لگو طراحی کرده است.

آزمایش دهنده‌ی CMS

سیملوله‌ی فشرده‌ی میونی (Compact Muon Solenoid) یا به اختصار CMS دومین آشکار ساز همه منظوره‌ی سرن است. مهم‌ترین ماموریت این آشکار کننده تا کنون جستجو برای ذره‌ی بنیادی بوزون هیگز بوده است.

بوزون هیگز


این خطوط نمونه‌ای از داده‌های به دست آمده از آشکار ساز ATLAS است. بوزون هیگز پس از برخورد دو پروتون با انرژی ۱۴ ترا الکترون ولت تولید شده و به سرعت به میون واپاشی شد. میون گونه‌ای از الکترون سنگین است که توسط آشکارساز جذب نمی‌شود. میون‌ها با خطوطی با رنگ زرد به نمایش در آمده‌اند.

CMS فوق سنگین

CMS بیشتر از ۱۲ هزار تُن وزن دارد.

زیبای LHC


دانشمندان در شتاب دهنده‌ی LHCb یا (LHC beauty) روبروی آشکار ساز این مرکز ایستاده‌اند که وظیفه‌ی جستجوی ذرات نادر حاصل از فروپاشی‌ها را بر عهده دارد.

تونل بزرگ

تکنسینی مشغول کار در تونل LHC برای ارتقای این سیستم است.

توقف آتش

برای اولین بار LHC در سال ۲۰۰۸ روشن شد، اما پس از مدت کوتاهی به علت ایراد در ارتباط میان آهن رباهای غول پیکرش از مدار خارج شده و متوقف شد.

به روز رسانی


در اوایل سال ۲۰۱۳ پس از سه سال اجرا برخورد دهنده‌ی هاردونی برای ارتقاء و به روز رسانی به مدت دو سال تعطیل شد. در این زمان صدها مهندس و تکنسین وقت خود را صرف تحکیم و تقویت شتاب‌دهنده کردند تا به انرژی ۱۳ TeV (ترا الکترون ولت) که تقریباً دو برابر قدرت اولیه‌ی LHC است دست پیدا کنند. پیش از این در زومیت از کشف ذره‌ی بنیادی دیگری پس از به روز رسانی LHC گفته بودیم.

آغاز ماجرا


همانطور که نمودار بالا مشاهده می‌کنید هیچ شتاب‌دهنده‌ای بر روی زمین نخواهد توانست انرژی مورد نیاز برای تجمیع تمام نیروها را به دست بیاورد، آن چیزی که در ۱۰ به توان ۳۶- ثانیه از آغاز مهبانگ اتفاق افتاده است.

اتاق کنترل
در این تصویر fish-eye از اتاق کنترل LHC فیزیکدانان را در حال تماشای نتیجه‌ی برخورد ذرات مشاهده می‌کنید.

همکاری بزرگ

آزمایش‌دهنده‌ی LHC شامل هزاران متخصص و فیزیکدان از ده‌ها کشور جهان است؛ بسیاری از این کشورها از نظر نظام سیاسی با یکدیگر دشمن به حساب می‌آیند.

آزمایش دهنده‌ی ALICE

آزمایش دهنده‌ی آلیس یا آزمایش برخورددهنده بزرگ یون (A Large Ion Collider Experiment) بر روی یون‌های سنگین تحقیق می‌کند تا به سوپی از کوارک-گلوئون شبیه آنچه در مراحل آغازین جهان وجود داشت دست یابد.

ردیاب درونی آلیس
عنصری از آشکار کننده‌ی آلیس که ردیاب درونی نامیده می‌شود.

ابررساناها

الکترومغناطیس چهارقطبی ابررسانا برای هدایت پرتوهای ماده به چهار نقطه‌ی تقاطع استفاده می‌شود؛ جایی که برخورد بین پروتون‌ها انجام خواهد گرفت.

کریستال سرب تنگستات

طیف‌سنج فوتون آلیس از ۳٫۵۸۴ کریستال سرب تنگستات تشکیل شده است؛ ماده‌ای به شفافیت شیشه‌ی سیلیکا اما با چگالی حدود چهار برابر آن. هنگامی که ذره‌ای با انرژی بالا از درون این کریستال‌ها عبور کند، ردی از خود روشن خواهد کرد تا ۱۷٫۹۲۰ کانال تشخیص بتوانند انرژی الکترون، پوزیترون و فوتون ها را تشخیص دهند.

آهنربای آلیس


تکنسینی را در حال کابل‌کشی درون آهنربای آلیس مشاهده می‌کنید.