موفقیت جدیدترین شتاب‌ دهنده‌ ذره‌ ای دنیا

zoomit.ir - مهرداد یزدانی: وقتی یک شتاب‌دهنده‌ی ذره‌ای جدید ساخته می‌شود، برای اطمینان از عملکرد صحیح و ثمربخش باید دو مرحله‌ی اصلی را با موفقیت پشت سر بگذارد و اخیرا شتاب‌دهنده‌ی سوپرکِکب (SuperKEKB) ژاپن اولین مرحله‌ی اصلی کار خود را با موفقیت به اتمام رسانده است.


به تازگی شتاب‌دهنده‌ی ذره‌ای سوپرککب ژاپن که یک ماشین غول‌پیکر برای بازسازی برخورد ذرات تشکیل‌دهنده‌ی اتم است در اولین مرحله از فعالیت خود که با اصطلاح «اولین پیچ» به آن اشاره می‌شود، موفق شد برای اولین بار دو پرتو از جنس الکترون و پوزیترون را در یک مسیر دایره‌ای، در خلاف جهت یکدیگر و با سرعتی تقریبا نزدیک به سرعت نور به حرکت درآورد. البته هنوز به حرکت درآوردن دو پرتو به‌صورت هم‌زمان انجام نشده است.


به گزارش آزمایشگاه ملی پاسیفیک نورث‌وست (Pacific Northwest)؛ ابتدا در روز ۱۰ فوریه پرتو پوزیترونی در حلقه‌ی اصلی شتاب‌دهنده که یک لوله‌ی باریک در عمق ۱۰متری زمین در مسیری دوار با محیط تقریبی ۳ کیلومتر است، با موفقیت وادار به حرکت شد. گام بعدی در روز ۲۶ فوریه برداشته شد و در آن همین پروسه برای پرتو الکترونی به انجام رسید.

اهمیت این موفقیت در این است که برای بازسازی فرآیند برخورد ذرات تشکیل‌دهنده‌ی اتم در آینده‌ی نزدیک، ابتدا باید ذرات موردنظر در خلاف جهت یکدیگر، با سرعتی نزدیک به نور و کاملا کنترل‌شده به حرکت درآیند. تا پایان سال جاری و شاید کمی بیشتر، دانشمندان شتاب‌دهنده‌ی سوپرککب دو پرتو را به‌صورت هم‌زمان وادار به حرکت خواهند کرد و سرانجام تئوری برخورد ذرات تشکیل‌دهنده‌ی اتم عملی خواهد شد.


به تعبیر دیگر، موفقیت در مرحله‌ی «اولین پیچ» یعنی شتاب‌دهنده برای شکافتن اتم، استخراج ذرات تشکیل‌دهنده‌ی آن و به حرکت درآوردن آن‌ها با سرعتی نزدیک به سرعت نور آماده است که این توانایی، فرصتی بی‌سابقه و بسیار مناسب برای مطالعه‌ی ذرات بنیادی سازنده‌ی کیهان در اختیار دانشمندان قرار خواهد داد.

شتاب‌دهنده‌ی سوپرککب به شکلی طراحی شده که تعداد برخوردهای انجام‌شده در آن تا ۴۰ برابر شتاب‌دهنده‌های قبلی افزایش پیدا می‌کند و برای ردیابی و مشاهده‌ی برخورد بین ذرات از آشکارساز Belle II استفاده خواهد کرد که ثمره‌ی تلاش بیش از ۶۰۰ دانشمند از ۲۳ کشور مختلف است.

آشکارساز Belle II که در نگاه اول مانند دروازه‌ای به دنیاهای دیگر به نظر می‌رسد، اساسا یک دوربین بسیار بسیار بزرگ است که می‌تواند در هر ثانیه ۳۰ هزار برخورد بین ذرات بنیادی را ردیابی و ثبت کند. با توجه به ضخامت ۱۰۰ نانومتری پرتوهای مورد آزمایش، می‌توان تصور کرد که کار این دستگاه تا چه اندازه سخت و دشوار است.


اگر همه‌ چیز مطابق انتظار پیش برود، محققان سراسر دنیا فرصت مطلوبی برای مطالعه و بررسی داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط شتاب‌دهنده به دست خواهند آورد. برخوردهای ثبت‌شده توسط آشکارساز Belle II، اطلاعاتی حیاتی در مورد ذراتی هستند که تاکنون هیچ‌وقت مشاهده نشده‌اند و به کمک آن‌ها می‌توان به بعضی از سؤالات بسیار مهم در مورد کیهان پاسخ داد. به‌عنوان‌مثال بررسی این اطلاعات شاید بتواند روشن کند که چرا باوجوداینکه بر اساس تئوری، ماده و ضد ماده، خنثی‌کننده‌ی هم هستند، فراوانی ماده در کیهان بسیار بیشتر است.

اگر واقعا با این پیشرفت سؤالات اصلی در مورد ذرات بنیادی پاسخ داده شوند؛ باید منتظر تغییر کردن همه‌ی دانسته‌های انسان در مورد پیدایش جهان هستی و بقای آن تا به این لحظه باشیم.

البته با توجه به ثبت ۳۰ هزار تصویر در ثانیه توسط Belle II، حتی اگر شتاب‌دهنده و آشکارساز در مطلوب‌ترین شکل ممکن کار خود را به انجام برسانند باز هم بررسی کامل داده‌های خروجی سال‌ها به طول خواهد انجامید.