بزرگترین آزمایش علم فیزیک

[ATHENA]

بزرگترين و پيچيده‌ترين آزمايش علمي تاريخ بشر در تونلي واقع مرز فرانسه و سوئيس مجددا روز شنبه 21 نوامبر 2009 مطابق با (30 آبان 1388) آغاز شد. مهندسان سازمان اروپايي پژوهش‌هاي هسته‌اي سرن، موفق شده‌اند دو پرتو پروتون را در جهت عکس يکديگر در دستگاه برخورد دهنده به حرکت درآورند. در صورتي که از سرگيري فعاليت اين طرح موفقيت آميز باشد، محققان سرن براي افزايش انرژي توليد شده به وسيله اين دستگاه، به ميزان يک و دو دهم تريليون الکترون ولت تلاش خواهند کرد. تاکنون بيشترين انرژي که به وسيله يک دستگاه شتاب دهنده ايجاد شده، در شيکاگو و به ميزان يک تريليون الکترون ولت بوده است.

برخورد دهنده بزرگ هادرون، بزرگترين دستگاه ساخت بشر است و در يک تونل زيرزميني در 27 کيلومتري مرز فرانسه با سوئيس قرار دارد. اين طرح ده ميليارد دلاري با هدف برخورد پرتوهاي پروتون براي بررسي راز خلقت کيهان و بازسازي شرايط انفجار (بيگ بنگ) راه‌اندازي شده است. «برخورد دهنده بزرگ هادرون» سال گذشته پس از راه‌اندازي به علت ايجاد اختلال در بعضي از قسمت هايش از کار افتاد. اختلال ايجاد شده باعث شد حرارت حدود 100 عدد از ادوات توليد کننده ميدان مغناطيسي که در اين دستگاه بايد در درجه حرارت بسيار پايين فعاليت کنند، به 100 درجه سانتي گراد افزايش پيدا کند. در نتيجه محققان مرکز سرن مجبور شدند پنجاه و سه آهن رباي ابررسانا را جايگزين کنند. وظيفه اين قطعات شتاب دادن به ذرات در حد سرعت نور است. حلقه اصلي «برخورد دهنده بزرگ هادرون» از 1200 آهن‌رباي ابررسانا تشکيل شده است. اين آهن ربا پرتوهاي پروتون را در جهت‌هاي مختلف و با سرعتي نزديک به سرعت نور منحرف مي‌کنند. در بعضي از نقاط مشخص شده در طول تونل «برخورد دهنده بزرگ هادرون»، پرتوهاي پروتون با هم برخورد خواهند کرد و انرژي آزاد مي‌کنند. لحظه برخورد اين پرتوها به وسيله حس گرهاي ويژه‌اي ثبت مي‌شود تا با بررسي آنها دانش فيزيک ارتقا پيدا کند.
ين شتاب دهنده عظيم که Large Hadron Collider نام دارد با هزينه 10 ميليارد دلار و بزرگترين و پيچيده‌ترين دستگاهي است که تاکنون توسط بشر ساخته شده است. اين شتاب دهنده پروتون‌ها را با بيش از 99.99 در صد سرعت نور به حرکت در مي‌آورد، سپس آنها را به هم مي‌کوباند. بر اثر اين برخورد دمايي بيش از 1000,000 برابر دماي خورشيد در مقياس کوچک ايجاد مي‌شود! اين دستگاه قادر است شرايط پس از بيگ بنگ (Big Bang) يا شروع کائنات را در مقياس ميکروسکوپي شبيه سازي کند.

Large Hadron Collider، يا LHC‌ که به نام «برخورد دهنده هادروني بزرگ» به فارسي ترجمه شده است، براي برخي حکم ماشين قيامت را پيدا کرده است. اين برخورد دهنده يا به عبارت ديگر «شتاب دهنده ذره‌اي» در حقيقت يک آزمايشگاه فيزيک است شامل يک تونل 27 کيلومتري که در زير زمين ساخته شده است . در اين تونل ذرات کوچکتر از اتم (ذرات بنيادي) تا سرعتهاي حيرت آوري نزديک به سرعت نور شتاب داده ميشوند تا پس از جمع کردن حدود 14 تريليون الکترون ولت انرژي، با هم برخورد کنند. با دنبال کردن و مطالعه اين برخوردها و نتايج حاصل از آن، فيزيکدانان اميدوارند به اسراري از دنياي زير اتمي دست يابند که تاکنون خود را از چشم و ابزار و دوربين‌هاي آنان پنهان نگه داشته است.

برخورد دهنده هادروني بزرگ (Large Hadron Collider) که متعلق به سازمان اروپايي پژوهش‌هاي هسته‌اي (CERN) ميباشد، در اعماق 175 متري زمين، نزديک شهر ژنو در ناحيه مرزي سوئيس و فرانسه بنا شده است و به علت اندازه بزرگ آن، بخشي از آن در خاک فرانسه و بخشي ديگر در سوئيس قرار گرفته است.

[ATHENA]

سير تکميل پروژه اين برخورد دهنده از ايده به عمل بيش از دو دهه طول کشيده است، اما سرانجام در روز چهارشنبه (دهم سپتامبر 2008) اينكار ميسر شد و براي اولين بار اين ماشين غول پيکر به راه‌انداخته شد بطوريکه نخستين پرتو پروتون در دهم سپتامبر 2008طول تونل «برخورد دهنده بزرگ هادرون» را طي کرد ولي نه روز بعد به علت اختلال ايجاد شده، فعاليت اين طرح متوقف شد ولي دوباره 2 روز پيش (شنبه 21 نوامبر 2009) مطابق با (30 آبان 1388) فعاليت طرح «برخورد دهنده بزرگ هادرون» پس از يک وقفه 14 ماهه از سرگرفته شده است.

يکي از اولين اهدافي که براي اين شتاب دهنده بزرگ در نظر گرفته شده، توليد و مطالعه برخوردهاي بنياديني است که به عقيده فيزيکدانان مشابه هستند با آنچه که در لحظات آغازين شروع کائنات، يا انفجار بزرگ (بيگ بنگ، Big Bang) اتفاق افتاده است.

اگر چه دانشمندان و علاقه مندان بسياري در اروپا و گوشه و کنار دنيا با بيقراري در انتظار به راه افتادن اين برخورد دهنده بزرگ و شروع به آزمايشهاي مختلف براي مطالعه ذرات بنيادي بودند، خبر آماده شدن و به راه افتادن عنقريب اين دستگاه عده ديگري را در وحشتي عميق فرو برده بود : وحشت روز قيامت !
و اما نکاتي در مورد اين ماشين شتاب دهنده CERN كه قرار است شرايط مشابه با Big Bang يا لحظات آغازين شروع کائنات را ايجاد کند، بصورت اختصار مرور كنيد :

1. مدت 20 سال است که اين پروژه در حال اجرا است.

2. گروهي متشکل از 7 هزار دانشمند و فيزيکدان با مشاركت 80 کشور جهان در اين پروژه کار کرده‌اند !

3. اين ماشين که شبيه يک تيوپ است محيطي برابر با 27 کيلومتر دارد و در 175 متري زير زمين نصب شده است بطوريكه يک قطار به راحتي مي‌تواند از داخل آن عبور کند.

4. هدف از آزمايشات اين شتاب دهنده، پاسخ به سوالات بزرگ فيزيک از طريق اصابت و برخورد پروتون‌ها با يکديگر با سرعت نور (300 هزار کيلومتر در ثانيه) است.

5. دماي توليد شده در آن 1000.000 بار از دماي مرکز خورشيد بيشتر است!

6. مگنت‌هاي ابر رساناي به کار گرفته شده در اين ماشين، مي‌تواند دما را همانند اعماق فضا پايين بياورد.

7. اين پروژه با هزينه‌اي بيش از 10 ميليارد دلار آغاز شده است و مهندسان پيچيدگي آن را بسيار بيش از پيچيدگي ماموريت سفر انسان به ماه مي‌دانند.

8. آنها اميدوارند در اين چند ميليونيوم ثانيه،‌ اتحاد نيروهاي اصلي، ‌ابعاد اضافي عالم، ‌ماده تاريك، ‌ضد ماده و همينطور بسياري از ذرات بنيادي ابتدايي را آشكار كنند.

9. فيزيكدانان ذرات معتقدند در اين آزمايش مي‌توانند شرايط اوليه شكل گيري عالم بر مبناي نظريه مهبانگ را شبيه سازي كنند.

10. اين شتاب دهنده به شكل دايره‌اي غول پيكر در زير زمين و زير خاك كشورهاي فرانسه و سوئيس مي‌گذرد و دايره‌اي به محيط 27 كيلومتر را شكل مي‌دهد.

11. بسياري از محققان اميدوارند با انجام اين آزمايش و تكرار آن در ماه‌ها و سالهاي آينده به شرايط اوليه كيهان دست يابند.

12. تا اين لحظه همه مراحل آزمايش مطابق برنامه از پيش تعيين شده به پيش رفته است.

ادامه تصاوير جديد اين ماشين عجيب و غريب، که قرار است بزودي به سوالات بسياري از عجايب خلقت و کائنات كه براي همه جهانيان مطرح است پاسخ دهد:

[ATHENA]

تصاوير زير مرکز مديريت تحقيقات «سرن» و کنترل اين پروژه عظيم را نشان مي‌دهد: