در پست قبلی نوشته بودم که میخواهم در مورد LHC مطلبی ارسال کنم. اما مهرداد پیشدستی کرد و چند خطی نوشت. حال تا کیوان فرصت کند و توضیح کاملتر بدهد، من اندکی بیشتر در این مورد مینویسم.
ابتدا توضیح بدهم که
CERN نام شتابدهنده مورد نظر نیست بلکه نام مرکز تحقیقات اروپایی فیزیک هستهای است. CERN در سال ۱۹۵۴ تاسیس شده. امروزه بیشتر تحقیقات آن در مورد فیزیک ذرات بنیادی است. محل آن در شهر ژنو در کشور سوییس است. از آنجایی که آزمایشگاههای CERN فوقالعاده بزرگ هستد و ژنو هم در نزدیکی مرز سوییس و فرانسه است، برخی از آنها در خاک سوییس و برخی در خاک فرانسه هستند. بعضی از آزمایشگاهها و تاسسیات آنقدر بزرگ هستند که خط مرزی از میان آنها میگذرد که البته این با روح چند ملیتی بودن CERN سازگار است. تحقیقات CERN به عنوان قلب فیزیک اروپا، برنده چندین جایزه نوبل شده است و همچنین منشاء تکنولوژیهای فراوانی بوده است که همه ما با آنها آشنا هستیم و مرتب استفاده میکنیم. مثلا «وب» در CERN بوجود آمد. بودجه عادی CERN، سوای پروژههای بسیار بزرگ اروپایی،
کمی بیشتر از یک میلیارد فرانک سویس در سال است (در حال حاضر فرانک سوییس و دلار آمریکا ارزشی تقریبا برابر دارند) که تمامی آن توسط کشورهای اروپایی عضو تامین میشوند. بیشتر فیزیکدانانی که در CERN کار میکنند از کشورهای اروپایی هستند (بالای ۸۰٪) ولی تمامی پرسنل دیگر از جمله مهندسین فقط از کشورهای اروپایی عضو هستند.
برگردیم به
LHC. همانطور که اشاره کردم LHC یک
شتابده ذرات بنیادی است. شتابده در واقع یک دایره بسیار بزرگ است که در آن ذرات باردار مانند پروتونهای به کمک امواج الکترومغناطیسی بسیار قدرتمند شتاب گرفته و به سرعتهای خیلی بالا تا حد ۹۹.۹۹۹٪ سرعت نور میرسند. این ذرات سپس با یکدیگر یا با مواد دیگر برخورد داده میشوند و سنجشگرهای خاصی لحظات برخورد را ثبت میکنند. به کمک این روش میتوان
ذرات بنیادی را که در لحظات برخورد پدیدار میشوند، ثبت کرد. در حال حاضر تعداد زیادی ذرات بنیادی در فیزیک شناخته شدهاند. این ذرات را میتوان به دو گروه
بوزونها و
فرومیونها تقسیم کرد. ۱۲ نوع فرمیون و ضدمادههای متناظر آنها ذرات بنیادی تشکیل دهنده ماده هستند و بوزونها مربوط به
نیروهای بنیادی هستند.
تا به امروز، به جز دو مورد، بوزونهای مربوط به تمامی نیروهای بنیادی شناخته شدهاند:
بوزون هیگز و
گراویتنها که مربوط به میدان گرانشی هستند. وجود هیگز توسط مدل استاندارد ذرات بنیادی پیشبینی میشود ولی هنوز در آزمایشها مشاهده نشده است. هیگز بوزونی است که سازوکاری برای جرمدار شدن ذرات فراهم میکند.
ماموریت اصلی شتابده LHC کشف آزمایشگاهی ذره هیگز است. LHC بزرگترین شتابده ذرات بنیادی جهان است. این شتابده به شکل تونلی دایرهای با محیط ۲۷ کیلومتر، به ضخامت حدود چهار متر (در برخی جاها بیشتر, تا ۴۰ متر!) و در عمق بین ۵۰ تا ۱۷۵ متری زیر زمین است. در ساخت آن از بیش از ۱۶۰۰ آهنربای الکتریکی که از فوقهادیهایی که به کمک ۹۶ تن هلیوم مایع در دمای کمتر از ۲ درجه کلوین نگهداری میشوند، استفاده شده است.
شش سنشگر فوق بزرگ، سازههای غولپیکری با وزن متجاوز از ۱۲۰۰۰ تن که هرکدام حاصل کار چند هزار دانشمند بودهاند، ذرات حاصل در آزمایشها را ثبت میکنند. این سنجشگرها در مجموع ۳۰۰ گیگابیت در ثانیه داده تولید میکنند و در هر سال لازم است بیش از ۱۵ پتابایت (۱۵ میلیون گیگابایت!) داده تولید شده، ذخیره شود. از آنجایی که هزاران دانشمند از ۳۳ کشور لازم است به این دادهها دسترسی داشته باشند، یکی از بزرگترین توری (grid) کامپیتری دنیا برای ثبت این حجم داده به نام
LCG بوجود آمده است.
از نظر فنی، LHC بزرگترین وسیله آزمایشگاهی است که بشر در طول تاریخ ساخته است. این شتابده حاصل تلاش بیش از ۹۰۰۰ دانشمند از ۸۰ ملیت مختلف و در مدت ۲۰ سال بوده است. هزینه ساخت تا کنون از ۸ میلیارد فرانک سوییس گذشته است.
برخی تحلیلگران میگویند با به راه افتادن LHC به زودی مرکز فیزیک دنیا از آمریکا به اروپا منتقل خواهد شد. با توجه به اینکه سالهاست کار بر روی ساخت شتابدههای بزرگ در آمریکا تعطیل شده، این ادعا چندان عجیب نیست.
اگر مایل هستید که کمی بیشتر در مورد این پروژه عظیم بدانید، این
ویدئوی عالی به زبان ساده از
برایان کاکس را از دست ندهید. در این صفحه هم میتوانید
عکسهای جالبی از این آزمایشگاه شگفتانگیز را ببینید.
آخرین نکته اینکه اگر ذرات هیگز در این آزمایش کشف شوند استفان هاوکینز، دانشمند معروف، ۱۰۰
دلار ضرر خواهد کرد!