LHC به روایت تصویر

هدف از این پروژه کشف اجزای یافت نشده‌ی مدل استاندارد فیزیک و نظریه‌ی ابرتقارن یا وحدت بزرگ است؛ همراه زومیت باشید تا بیشتر با این سازه‌ی فوق‌العاده آشنا شوید.

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

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

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

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.

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

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

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.

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

تکنسینی بر روی نیمه هادی های اطلس کار می‌کند.

متخصصان نوعی دماسنج را درون اطلس جایگذاری می‌کنند.

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

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

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.

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 بیشتر از ۱۲ هزار تُن وزن دارد.

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.

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

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.

در اوایل سال ۲۰۱۳ پس از سه سال اجرا برخورد دهنده‌ی هادرونی 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.

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.

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

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 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.

عنصری از آشکار کننده‌ی آلیس که ردیاب درونی نامیده می‌شود.

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

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.

تکنسینی را در حال کابل‌کشی درون آهنربای آلیس مشاهده می‌کنید.

اگر به فیزیک ذرات علاقه‌مند هستید و یا دوست دارید بیشتر با ساز و کار سرن و برخورد دهنده‌ی بزرگ هادرونی آشنا شوید پیشنهاد میکنم مستند تب ذره را که چندین سال کار دانشمندان تا کشف ذره‌ی بوزون هیگز را نمایش می‌دهد مشاهده بفرمایید.