بزرگ‌ترین شتاب‌دهنده‌ی ذرات روی زمین پس از ۳ سال خاموشی روشن شد

۵ اردیبهشت ۱۴۰۱ | ۰۹:۳۰ ۵ اردیبهشت ۱۴۰۱ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۳ دقیقه
برخورددهنده‌ی هادرونی بزرگ پس از 3 سال تعطیلی

دانشمندانی که بر بزرگ‌ترین و قدرتمندترین شتاب‌دهنده‌ی ذرات روی زمین نظارت می‌کنند، پس از سه سال وقفه آن را روشن کردند تا برخی از پیچیده‌ترین معماهای فیزیک را حل کنند.

«برخورددهنده‌‌ی هادرونی بزرگ» (LHC) شتاب‌دهنده‌ی قدرتمند ذرات واقع در «سرن» (CERN) در نزدیکی ژنو سوئیس، پس از سه سال تعطیلی برای تعمیر و نگهداری و به‌روزآوری، روز جمعه ۲۲ آوریل (۲ اردیبهشت) دوباره راه‌اندازی شد. فعال‌سازی مجدد این برخورددهنده، چیزی را که دانشمندان آن را «اجرای ۳» (Run 3) می‌نامند آغاز کرد؛ سومین اجرای علمی LHC، که آزمایش‌هایی را تا سال ۲۰۲۴ انجام خواهد داد.

«مایک لامونت» (Mike Lamont) مدیر شتاب‌دهنده‌ها و فناوری سرن، در این رابطه گفت: «ماشین‌ها و تأسیسات در طول دومین تعطیلی طولانی مجموعه‌ی شتاب‌دهنده‌ی سرن، تحت ارتقای اساسی قرار گرفتند. از جمله LHC تحت یک برنامه‌ی تثبیت گسترده قرار گرفته است و اکنون با انرژی حتی بالاتر کار می‌کند و به لطف پیشرفت‌های عمده در مجموعه‌ی انژکتور، داده‌های قابل توجه بیشتری را به آزمایش‌های پیشرفته‌تر LHC ارائه می‌دهد.»

این آزمایش‌ها‌ی تازه بر پایه‌ی اکتشافات LHC در طول اجرای ۱ (۲۰۰۹-۲۰۱۳) و اجرای ۲ (۲۰۱۵-۲۰۱۸) تعریف شده‌اند.

برای فعال‌سازی مجدد این ابزار علمی، دانشمندان حلقه‌ی ۲۷ کیلومتری برخورددهنده‌ی هادرونی بزرگ را برای تزریق دو پرتو پروتون در جهت مخالف در سطح انرژی ۴۵۰ میلیارد الکترون‌ولت شلیک کردند. به گفته‌ی دانشمندان این فقط یک پیش‌غذا برای سطوح انرژی حتی بالاتر محسوب می‌شود و LHC به محض رسیدن به هدف شگفت‌آور خود یعنی ۱۳٫۶ تریلیون الکترون‌ولت برای اجرای ۳ فعالیت می‌کند.

«رودری جونز» (Rhodri Jones) سرپرست بخش پرتوهای سرن هم خاطرنشان کرد: «این پرتوها با انرژی تزریق شده به گردش درآمدند و تعداد نسبتا کمی پروتون داشتند. برخوردهای با شدت بالا و انرژی بالا چند ماه دیگر صورت می‌گیرند اما نخستین پرتوها، نشان‌دهنده‌ راه‌اندازی مجدد موفقیت‌آمیز شتاب‌دهنده پس از تمام تلاش‌های سخت در زمان خاموشی طولانی است.»

تعطیلی سه ساله‌ی LHC به دانشمندان امکان داد تا چهار آزمایش کلیدی روی شتاب‌دهنده‌ی ذرات را ارتقا دهند. به گفته‌ی سرن، آشکارسازهای «اطلس» (ATLAS) و «سی‌ام‌اس» (CMS) به تنهایی برخورد ذرات بیشتری را نسبت به مجموع دو مرحله گذشته دریافت خواهند کرد.

اطلس، مخفف «دستگاه LGC حلقوی» (A Toroidal LHC Apparatus) قطعات ریز زیراتمی ناشی از برخورد ذرات را تشخیص می‌دهد و برای شکار «بوزون هیگز» (Higgs Boson)، ماده‌ی تاریک و ابعاد اضافی استفاده می شود.

CMS هم که سرواژه‌های عبارت «سیم‌لوله‌ی میون فشرده» (Compact Muon Solenoid) است، یک آشکارساز همه‌منظوره به‌شمار می‌رود که از سیستم‌های گوناگون برای مشاهدات مشابه اطلس استفاده می‌کند.

علاوه بر ATLAS و CMS، آزمایش «آلیس» (ALICE) شتاب‌دهنده‌ی ذرات برای برخوردهای یون سنگین به لطف ارتقای انجام شده قادر به تشخیص ۵۰ برابر برخورد بیشتر خواهد بود، در حالی که ابزار دیگری به نام «ال‌اچ‌سی‌بی» (LHCb) هم توانایی تشخیص خود را تا سه برابر افزایش خواهد داد.

مقامات سرن اعلام کردند: «شمار بی‌سابقه‌ی برخوردها به تیم‌های بین‌المللی فیزیک‌دانان در سرن و در سراسر جهان امکان می‌دهد تا بوزون هیگز را با جزئیات کامل مطالعه کنند و مدل استاندارد فیزیک ذرات و توسعه‌های مختلف آن را تحت سخت‌ترین آزمایش‌ها قرار دهند».

علاوه بر آزمایش‌های ارتقا یافته، دو آزمایش جدید هم با نام «آزمایش جست‌وجوی رو به جلو» (FASER) و «آشکارساز پراکندگی و نوترینو در ال‌اچ‌سی» (SND@LHC) طی اجرای ۳ روی LHC فعال خواهند شد. انتظار می‌رود که این آزمایش‌ها فیزیک مدرن را فراتر از مدل استاندارد بررسی کنند و تعداد دفعات آن را اندازه‌گیری نمایند. انتظار می‌رود که طی این آزمایش‌ها پادماده شکل بگیرد و دانشمندان فیزیک پرتوهای کیهانی و حالت عجیبی از ماده به نام پلاسمای کوارک-گلئون را کشف کنند.

راه‌اندازی اولیه چندین هفته طول می‌کشد تا LHC بازسازی شده برای اندازه‌گیری‌های علمی واقعی آماده شود. به گفته‌ی مقامات سرن انتظار می رود این چالش‌های علمی در تابستان آغاز شوند.

به محض پایان یافتن اجرای ۳ در سال ۲۰۲۴ میلادی، دانشمندان سرن دوباره آن را برای بازنگری برنامه‌ریزی شده‌ی دیگری که شامل ارتقاهای بیشتر برای شتاب‌دهنده‌ی عظیم ذرات می‌شود، تعطیل خواهند کرد. پس از تکمیل، این ارتقا به دانشمندان امکان خواهد داد که LHC را پس از بازگشایی در سال ۲۰۲۸، به «برخورددهنده‌ی هادرونی بزرگ با درخشندگی بالا» تغییر نام دهند.

عکس کاور: برخورددهنده‌ی هادرونی بزرگ پس از ۳ سال تعطیلی
Credit: CERN

منبع: Space

برچسب‌ها :
دیدگاه شما