بزرگترین برخورددهنده بزرگ (LHC) ذرات در جهان آماده کوبیدن شدیدتر از قبل اتم‌ها به یکدیگر می‌شود تا به پاسخ دادن راز هستی جهان کمک کند.

LHC

به گزارش همشهری آنلاین به نقل از لایوساینس LHC پس از سه سال وقفه مربوط نگهداری، ارتقا و تاخیر ناشی از پاندمی کرونا آمده قدرت گرفتن برای سومین و قوی‌ترین دوره تجربی‌اش می‌شود. اگر همه آزمایش‌ها و وارسی‌های اولیه که این ماه شروع می‌شوند، به خوبی پیش بروند، دانشمندان تجربیات‌شان در ماه ژوئن (خرداد) آغاز می‌کنند و به تدریج تا پایان ماه ژوئیه (اوائل مرداد) LHC را به حداکثر قدرتش می‌رسانند.

این دور جدید تجربیات می‌تواند در نهایت نسخه‌های «راست‌دست» ذرات شبح‌واری به نام «نوترینو» را آشکار کند؛ ذرات گریزپای سازنده «ماده تاریک» - ماده‌ای ایجادکننده گرانش، اما برهم‌کنش با نور- را بیابد؛ و حتی به توضیح این موضوع کمک کند که چرا اصلا جهان وجود دارد.

استفان فارتوک، فیزیک‌دان در «سازمان پژوهش هسته‌ای اروپا» (سرن) که مدیریت LHC به عهده دارد، می‌گوید: «پایان به اصطلاح تعطیلی درازمدت ۲ که در ابتدا برای ۲ سال برنامه‌ریزی شده بود، اما یک سال دیگر به علت پاندمی کووید-۱۹ تمدید شد، فرصتی را فراهم آورد تا شمار زیادی عملیات نگهدارنده هم برای پیشگیری و هم برای بهسازی که برای به کار انداختن این ماشین پیچیده ۲۷ کیلومتری ضروری هستند، انجام شوند.»

LHC از سال ۲۰۰۸ با سرعت‌های فوق‌العاده اتم‌ها را به هم کوبیده است تا ذرات جدیدی را بیابد، مانند ذره «بوزون هیگز»، یک ذره بنیادی و آخرین قطعه مفقود در «مدل استاندارد» که نیروها و ذرات بنیادی در جهان را توصیف می‌کند.

برخورددهنده در سومین دور تجربیات، توانایی‌های ارتقایافته‌ای برای تمرکز بر کاوش خواص ذرات در «مدل استاندارد» از جمله «بوزون هیگز» و جستجوی شواهد مربوط به «ماده تاریک» پیدا کرده است.

«برخورددهنده هادرونی بزرگ» بیدار می‌شود| به دنبال پاسخ به  چرایی وجود جهان
یک ترسیم کامپیوتری از «شناساگر ذرات اطلس» که پیکرهای انسانی در آن اندازه غول‌آسای آن را نشان می‌دهد

همچنین «آزمایش اطلس» (ATLAS)، بزرگترین شناساگر ذرات جهان در LHC تلاش خواهد کرد که به پرسشی پاسخ دهد که دانشمندان را برای دهه‌ها شگفت‌زده کرده است: چرا همه نوترینوهای شناسایی‌شده تا به حال «چپ‌دست» هستند؟ اغلب ذرات بنیادی دارای دو نسخه چپ‌دست و راست‌دست هستند- خصوصیتی که چرخش ذره به دور خود و حرکت آن را توصیف می‌کند- و تصور می‌شود که این ذرات دوقلوهای ضدماده یا پادماده هم داشته باشند که جرم مشابه، اما بار الکتریکی مخالف دارند.

بر اساس نظریه، نوترینوهای راست‌دست باید وجود داشته باشند، اما هیچکس تا به حال نوترینوی راست‌دست یا ضد نوترینوی چپ‌دست یا دوقلوی ضدماده‌ نوترینوی معمول را نیافته است. «اطلس» به دنبال شکار این خویشاوند چپ‌دست پیشنهادی برای ذره نوترینو است که در فیزیک ذرات آن را یک «لپتون خنثای سنگین» می‌نامند.

نوترینو یک ذره بنیادی با جرم بسیار اندک و از نظر الکتریکی خنثی است که به ندرت وارد برهم‌کنش می‌شود، معمولا با سرعت نور حرکت می‌کند و می‌تواند از میان مواد تقریبا بدون هیچ برهم‌کنشی عبور کند.

ربکا گونزالز سوارز، فیزیکدان سرن و استادیار دانشگاه اوپسالا در سوئد و هماهنگ‌کننده «همیاری اطلس» می‌گوید:‌ «خوشحالم که دوباره گردآوری داده‌ها شروع می‌شود. و می‌توانیم چیزهایی را که در جستجوهای متفاوت به دست می‌آیند، ببینیم. ممکن است در این بار رویداد غافلگیرکننده‌ای هم داشته باشیم.»

«برخورددهنده هادرونی بزرگ» بیدار می‌شود| به دنبال پاسخ به  چرایی وجود جهان
شناساگر ذرات اطلس در LHC

LHC در این دور جدید همچنین دو تجربه فیزیکی جدید را هم معرفی خواهد کرد: «شناساگر پراکنش و نوترینو» (SND) و «تجربه پژوهش پیشرفته» (FASER) که بالقوه می‌توانند به شناسایی ذرات سازنده «ماده تاریک» و شناخت دقیق‌تر ذرات بنیادی کمک کنند. FASER از یک شناساگر قرارگرفته در ۴۸۰ متری از محل برخورد آزمایش اطلس استفاده می‌کند تا ذرات ناشناخته غریبی را که می‌توانند مسافت‌های درازی را پیش از تلاشی به صورت ذرات قابل‌شناسایی بپیمایند، گردآوری کند- برای مثال- ذرات بالقوه‌ای که جرم بالایی و برهم‌کنش ضعیفی دارند که ندرتا با ماده برهم‌کنش دارند و ممکن است ماده تاریک را تشکیل دهند. یک شناساگر فرعی FASER به نام FASERv و SND  شناسایی نوترینوهای پرانرژی را دنبال می‌کنند که معلوم شده است در محل برخورد ایجاد می‌شوند، اما هرگز شناسایی نمی‌شوند. چنین شناسایی‌های به دانشمندان کمک می‌کنند این ذرات را با جزئیاتی بسیار دقیق‌تر از قبل بشناسند.

همچنین آنها می‌توانند به توضیح یک موضوع دیگر هم کمک کنند. تصور بر این است که ماده و ضد ماده در هنگام «مهبانگ» به یک اندازه تولید شده‌اند. بنابراین به طور نظری، پس از تماس‌شان با یکدیگر باید نیست شده باشند و چیزی باقی نمانده باشد. اما جهان وجود دارد و اغلب آن از ماده تشکیل شده است.

فارتوک می‌گوید: «این دو تجربه به دنبال حل برخی از بزرگترین معماها در فیزیک هستند، از جمله ماهیت ماده تاریک، منشا جرم نوترینو و عدم تعادل میان ماده و ضد ماده در جهان فعلی.»

ارتقاهای جدید  به LHC امکان خواهد داد که ذرات را شدیدتر از پیش به هم بکوبد- با انرژی‌هایی تا ۶.۸ ترا-الکترون‌ولت که افزایشی نسبت به حد قبلی ۶.۵ ترا-الکترون‌ولت است- و می‌تواند به LHC امکان مشاهده ذرات جدید بنیادی را بدهد. LHC همچنین اتم‌ها را با فراوانی بیشتر به هم خواهد کوبید در نتیجه، دانشمندان آسانتر می‌توانند ذرات ناشایعی را که به طور نادری در جریان برخوردها تولید می‌شوند، شناسایی کنند. ارتقاهای شناساگر ذرات LHC امکان گردآوری داده‌های با کیفیت بالا را در وضعیت جدید بالاتر انرژی آن می‌دهد.

اما با اینکه تجربیات LHC میزان عظیمی از داده‌ها در حد ترابایت‌ها در هر ثانیه را به دست می‌دهد، فقط کسری از آنها را می‌توان ذخیره و بررسی کرد. بنابراین دانشمندان در سرن سیستم‌های خودکارشده را بهبود بخشیده‌اند که در ابتدا داده‌ها را پردازش و جالب‌توجه‌ترین رویدادها را ذخیره می‌کنند تا بعدها بوسیله دانشمندان بررس شوند.

گونزالز سوارز می‌گوید:‌ «LHC در هر ثانیه ۱۷ میلیارد برخورد ایجاد می‌کند. غیرممکن است که همه این داده‌ها را نگهداری کرد، بنابراین راهبرد ما این است که رویدادهایی را که فکر می‌کنیم جالب هستند، ذخیره کنیم. ما از بخش‌های ویژه‌ای از سخت‌افزارمان استفاده می‌کنیم که هنگام بروز رویدادی جالب پیام می‌فرستد.»

این سومین دور تجربیات بر اساس برنامه‌ریزی انجام شده تا پایان سال ۲۰۲۵ به طول می‌انجامند. از هم اکنون، دانشمندان درباره دور بعدی ارتقاهایی که پس از «دور ۳» برای «مرحله درخشش بالای» LHC قرار است انجام شود، در حال بحث هستند. این ارتقاها شمار برخوردهای همزمان و انرژی‌های آنها را باز هم افزایش خواهد داد و حساسیت وسائل را بهبود خواهد بخشید.

کد خبر 671673

برچسب‌ها

دیدگاه خوانندگان امروز

پر بیننده‌ترین خبر امروز

نظر شما

شما در حال پاسخ به نظر «» هستید.
captcha