شتاب دهنده ذرات بنیادی

یا هو

آلبرت انیشتین : دانش محدود است ؛ تخیل جهان را محاصره خواهد کرد.

CERN : European Organization for Nuclear Reaserch

سرن ،سازمان اروپایی تحقیقات هسته ای است . این نام - cern- مخفف فرانسوی :

Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire

و یا " شورای اروپایی تحقیقات هسته ای " است .
این شورا به طور موقت و مشروط در سال 1952 با محوریت یک سازمان تحقیقاتی فیزیک بنیادی در سطح جهانی در اروپا تأسیس شد . وقتی سازمان ،در سال 1954 رسماَ موجودیت پیدا کرد ،شورای یاد شده -cern- در حال منحل شدن بود و سازمان جدید با عنوان "
European Organization for Nuclear Research یا سازمان اروپایی تحقیقات هسته ای "واگذار شد ؛با اینحال اسم"cern" حفظ شد.

خلاصه ای از cern :
این سازمان یکی از بزرگترین مراکز علمی جهان محسوب می شود . در این مرکز ،بزرگترین و پیچیده ترین ابزارهای علمی جهان برای مطالعه اجزای اساسی ماده -ذرات بنیادی - مورد استفاده قرار می گیرد.
ابزارهای که در سرن مورد استفاده قرارمی گیرد ، شتاب دهنده های ذرات و آشکارسازها هستند. شتاب دهنده ها ، باریکه های ذرات را تا انرژی های بالا تقویت می کنند و آنها را در معرض برخورد با یکدیگر و یا هدفهای ساکن قرار می دهند . آشکارسازها نیز نتایج این برخوردها را مشاهده و ثبت می کنند.

*******************************************
دو شتاب دهنده معروف سرن :

LEP : Large Electron Positron

lep از سال 1989 تا 2000 میلادی شتاب دهنده مهم سرن بود .
روی هم رفته نزدیک به 1500 فیزیکدان بر آزمایشات lep کار می کردند . lep شتاب دهنده ای بود که داده های بیشماری را به وسیله چهار آشکارساز ،با دقت باور نکردنی و موافق با آزمایش مدل استاندارد تفسیر کرد . نتایج تجربی با پیش بینی های فرضی موافق بودند و برای برقراری صحت مدل استاندارد کمک کردند . موفقیت جالب توجه در lep شامل : تصدیق اینکه سه نوع نیوترینو وجود دارد و نیز محدوده کمتری برای امکان جرم هیگز بوزون قرار داده شد.
lep در دو مرحله کار کرد: در مرحله اول (1995-1989 ) به وسیله حاملان طبیعی نیروی ضعیف ، الکترون ها را با پوزیترون ها - به منظور تولید z بوزون - برخورد داد ؛ در مرحله دوم (2000-1996 ) به کمک حاملان باردار ، w بوزون را تولید کرد.
بعد از 11 سال کار ، نهایتاً lep در نوامبر 2000 میلادی کارش به پایان رسید. یک ماه بعد جهت آغاز ساختن جانشین آن -lhc- قطعات lep را جدا کردند .
lep شامل چهار آشکارساز است :

ALEPH : Apparatus for LEP PHysics
DELPHI : Detector with Lepton ,Photon Hadron Identificatin
OPAL : Omni Purpose Apparatus for Lep
L3

*************************************

LHC : Large Hadron Collider

lhc بزرگترین و پر قدرت ترین شتاب دهنده ذرات جهان است ؛ این شتاب دهنده نزدیک " جنوا " مرز بین سوییس و فرانسه قرار گرفته است و 100 متر زیر زمین قرار دارد . این شتاب دهنده از حلقه های آهنربایی فوق هادی به طول 27 کیلومتر با تعدادی ساختار در حال شتاب که برای تقویت انرژی ذرات تشکیل شده است .
در قسمت داخلی شتاب دهنده ، دو باریکه ذره قبل از برخوردشان با یکدیگر ، تا نزدیکی سرعت نور با انرژی بالایی سوق داده می شوند . باریکه ها در جهتهای مخالف و در لوله های جداگانه حرکت می کنند . دو لوله به وسیله خلا بسیار زیادی نگاه داشته می شوند . آن دو باریکه با یک میدان مغناطیسی قوی به سمت حلقه شتاب دهنده هدایت می شوند . دستیابی به این میدان با استفاده از آهنرباهای الکتریکی فوق هادی صورت می پذیرد . این آهنرباها از چنبره ی کابل الکتریکی مخصوصی ساخته شده اند که در یک وضعیت فوق هادی کار می کنند و مستلزم آن است که آهنرباها تا حدود 271-درجه سانتی گراد _دمایی که سردتر از فضای خارج از جو زمین است _ سرد کرد . به همین دلیل بیشتر شتاب دهنده ها به یک سیستم توزیع هلیوم مایع متصلند تا این آهنرباها و سرورهای منبع دیگر را خنک کند .
هزاران آهنربا در اندازه و تنوع متفاوت برای هدایت باریکه های اطراف شتاب دهنده به کار می روند که شامل 1232 دو قطبی مغناطیسی به طول 15 متر برای انحنا دادن باریکه ها و 392 چهار قطبی مغناطیسی هر یک به طول 7-5 متر برای کانونی کردن باریکه ها به کار می روند ، پیش از برخورد ، نوع دیگری از آهنربا به منظور فشردن بسته ذرات بایکدیگر برای افزایش احتمال برخورد مورد استفاده قرار می گیرند . همه نظارت های شتاب دهنده که تعمیر و ساخت تخصصی است زیر پوشش مرکز کنترل سرن قرار داده شده است . در اینجا باریکه ها داخل lhc برای برخورد در چهار نقطه اطراف حلقه شتاب ، مطابق با موقعیت های آشکار سازهای ذره آماده خواهند شد.
lhc دارای 6 آشکارساز است که در حفره های بزرگ زیر زمینی قرار دارند که در نقاط تقاطع lhc حفر شده اند . این آشکار سازها عبارتند از :

ATLAS : A Toroidal LHC Apparatus
CMS : Compact Muon Solenoid
LHCB : LHC- Beauty
LHCF : LHC - Forward
ALICE : A Large Ion Collider Experiment
TOTEM : Total Cross Section ,Elastic Scattering and Diffraction Dissociation

منابع :

cern
www.cern.ch/public/en/About/Name-en.html
www.cernch/public/en/About/About-en.html

lep
www.p10.00elephistory.html

lhc
www.howLHC-en.html
www.lhc-en.html

گرد آورنده : مرضیه رضوی