برخورددهنده هادرونی بزرگ درهم کوبیدن پرانرژی پروتون ها را شروع می نماید - وبلاگ وردپرس

به گزارش وبلاگ وردپرس، ده سال پس از کشف ذره زیراتمی بوزون هیگز، برخورددهنده هادرونی بزرگ در کوشش برای افشای اسرار بیشتری در خصوص شیوه عملکرد کیهان، آغاز به در هم کوبیدن پروتون ها در سطوح انرژی بی سابقه ای می نماید.

بزرگ ترین و قوی ترین برخورددهنده ذرات دنیا پس از سه سال وقفه برای به روزرسانی در آماده سازی برای اجرای سوم، در ماه آوریل (اردیبهشت) دوباره شروع به کار کرد و هفته گذشته بود که سازمان اروپایی تحقیقات هسته ای (European Organization for Nuclear Research) یا سرن (Cern) اظهار داشت این برخورددهنده از روز سه شنبه، تقریبا به مدت چهار سال با انرژی بی سابقه 13.6 تریلیون الکترون ولت، به صورت شبانه روزی کار خواهد نمود.

این برخورد دهنده دو پرتو پروتون، از ذرات موجود در هسته یک اتم، را در جهت مخالف و با سرعت نور در اطراف یک حلقه 27 کیلومتری که در 100 متری زیر زمین در مرز سوئیس و فرانسه قرار گرفته است، به هم می کوبد.

برخوردهای حاصل، به وسیله هزاران دانشمند به عنوان بخشی از مجموعه ای از آزمایش ها، از جمله اطلس (ATLAS)، سی ام اس (CMS)، آلیس (ALICE) و ال اچ سی بی (LHCb) ثبت و تجزیه وتحلیل خواهند شد که از این قدرت افزایش یافته برای کاوش ماده تاریک، انرژی تاریک و دیگر اسرار بنیادین دنیا استفاده می نمایند.

1.6 میلیارد برخورد در ثانیه

مایک لامونت (Mike Lamont) رئیس شتاب دهنده ها و فناوری سرن گفت: هدف ما این است که 1.6 میلیارد برخورد پروتون-پروتون در ثانیه برای آزمایش های اطلس و سی ام اس ایجاد کنیم.

او افزود که این بار پرتوهای پروتون به کمتر از 10 میکرون (یعنی یک هفتم ضخامت تار موی انسان) باریک می شوند تا نرخ برخورد افزایش یابد. این نرخ انرژی نو به دانشمندان امکان می دهد تا بوزون هیگز (Higgs Boson) را که برخورد دهنده هادرونی بزرگ برای نخستین بار در 4 جولای 2012 (13 تیر 1391) مشاهده کرد، بیشتر آنالیز نمایند.

این کشف تا حدودی دنیای فیزیک را متحول کرد زیرا بوزون در مدل استاندارد، نظریه جریان اصلی همه ذرات بنیادی سازنده ماده و نیروهای حاکم بر آن ها، قرار می گیرد. با این حال چندین یافته اخیر پرسش هایی را درباره مدل استاندارد ایجاد نموده اند و برخورد دهنده به تازگی ارتقا یافته به بوزون هیگز با عمق بیشتری نگاه خواهد نمود.

فابیولا جیانوتی (Fabiola Gianotti) مدیر کل سرن، که برای اولین بار کشف این بوزون را یک دهه پیش اظهار داشت، گفت: بوزون هیگز با بعضی از عمیق ترین سؤالات باز در فیزیک بنیادی امروز مرتبط است.

در مقایسه با اولین حرکت برخورددهنده که باعث کشف بوزون شد، این بار 20 برابر بیشتر برخورد صورت خواهد گرفت. لامونت اعلام کرد: این افزایش قابل توجهی است و راه را برای اکتشافات نو هموار می نماید.

یواخیم منیخ (Joachim Mnich) رئیس تحقیقات و محاسبات سرن هم اشاره نمود که هنوز چیزهای بیشتری برای یادگیری در خصوص بوزون وجود دارد. اینکه آیا بوزون هیگز واقعا یک ذره بنیادی است یا ترکیبی محسوب می گردد؟ آیا این تنها ذره هیگز-مانندی است که وجود دارد یا ذره دیگری هم هست؟

فصل نو فیزیک

آزمایش های گذشته جرم بوزون هیگز و بعلاوه بیش از 60 ذره مرکب پیش بینی شده به وسیله مدل استاندارد، مانند تتراکوارک را مشخص نموده اند. اما به گفته جیان جیودیس (Gian Giudice)، رئیس بخش فیزیک نظری سرن مشاهده ذرات تنها بخشی از کار است. او اضافه نمود: فیزیک ذرات صرفا نمی خواهد چگونگی را بفهمد، بلکه هدف ما درک چرایی موضوع است.

از میان 9 آزمایش برخورددهنده هادرونی بزرگ می توان به ALICE اشاره نمود که ماده ای را که در 10 میکروثانیه اول پس از مه بانگ وجود داشت آنالیز می نماید و بعلاوه LHCf که برخوردهای پرانرژی را برای شبیه سازی پرتوهای کیهانی به کار می گیرد.

پس از این اجرا، برخورددهنده در سال 2029 به عنوان برخورددهنده هادرونی بزرگ با درخشندگی بالا بازخواهد گشت و شمار رویدادهای قابل تشخیص را 10 برابر افزایش می دهد. فراتر از آن، دانشمندان در حال برنامه ریزی یک برخورددهنده دایره ای آینده هستند، حلقه ای 100 کیلومتری که هدف آن رسیدن به انرژی های بزرگ 100 تریلیون الکترون ولت است.

اما اکنون فیزیکدانان مشتاقانه منتظر نتایج سومین دوره برخورددهنده هادرونی بزرگ هستند و به گفته مؤسسه سرن فصل نو فیزیک در حال شروع است.

عکس کاور: برخورددهنده هادرونی بزرگ

Credit: CERN

منبع: Phys.Org