سهم ایران در بزرگترین آزمایش هستی

به گزارش ایسنا، متعاقب شروع کار شتابگر بزرگ LHC در مرکز تحقیقاتی عظیم سرن در شهر ژنو - حدود ساعت 9 و 50 دقیقه بامداد چهارشنبه 20 شهریور حدود پنج دقیقه پس از چرخش پروتون‌ها در مدار - نخستین برخورد پرتو پروتون با آشکارساز در آزمایش‌های CMS مشاهده شد.

CMS یکی از چهار آزمایش اصلی است که در LHC ساخته شده و تیمی از محققان پژوهشکده دانش‌های بنیادی از ایران نیز در آن مشارکت دارند.

همکاری‌های ایران مربوط به ساخت قسمت‌هایی از آشکارساز و مشارکت در آزمایش و تحلیل نتایج آزمایش‌هاست.

رییس پژوهشکده ذرات و شتابگرهای پژوهشگاه دانش‌های بنیادی که پروژه بزرگ LHC را بزرگترین پروژه تحقیقاتی جهان می‌داند در گفت‌و‌گویی تفصیلی با خبرگزاری دانشجویان ایران ضمن تشریح جزئیاتی از این پروژه بزرگ بین‌المللی، اهداف و دستاوردهای مورد انتظار، سهم و روند همکاری‌های ایران در این طرح و مشکلات فراروی گسترش این همکاری‌ها، حمایت بیشتر مسوولان را برای گسترش همکاری محققان ایرانی و کسب جایگاهی در خور کشورمان در این پروژه علمی بین‌المللی خواستار شد.

به گفته وی به دلیل مسائل مالی و عدم تخصیص اعتبارات لازم، همکاری ایران با این پروژه بسیار محدود و حتی کمتر از برخی کشورهای منطقه است که در چنین شرایطی، حضور موثر در این طرح عظیم بین‌المللی و قرار نگرفتن در حاشیه آن جز با افزودن یکی، دو رقم به بودجه اندک تخصیصی امکان‌پذیر نیست، تا شاید بتوان سهمی در حد کشورهایی مثل پاکستان و ارمنستان در این پروژه پیدا کرد.

شتابگر عظیم سرن، بزرگترین پروژه علمی بشر

دکتر حسام‌الدین ارفعی خاطر نشان کرد: پروژه شتابگر عظیم LHC اگر چه از سال 1995 زیرنظر مرکز تحقیقات هسته‌یی اروپا (سرن) آغاز شده، ثمره حدود 25 سال کار فکری برنامه‌ریزی، مهندسی و فنی متخصصان کشورهای مختلف جهان است. پروژه LHC شاید بزرگترین پروژه علمی باشد که مطمئنا در مقایسه با پروژه‌هایی مثل ساخت ماهواره ها و پرتاب فضاپیماها عمق و حجم علمی بیشتری دارد، طرح عظیمی که دانش بشر را به ابعادی تازه می‌رساند.

وی با اشاره به این که پژوهشگاه دانش‌های بنیادی از سال 2001 طی قراردادی که بین وزیر علوم وقت و رییس سرن امضا شد، همکاری خود را در پروژه شتابگر عظیم سرن آغاز کرده درباره اهمیت آزمایش‌های این شتابگر  گفت: همانطور که علم کوانتوم که 100 سال پیش پایه گذاری شده، امروز به کاربرد رسیده کشفیات امروز در LHC هم طی 50، 60 سال آینده کاربردهای خود را پیدا می‌کند و البته مهمتر از این کاربردها، دانشی است که درباره طبیعت پیدا می‌کنیم و گام‌هایی که در جهت کشف اسرار جهان بر می داریم. سرن از نظر مهندسی ساختمان، برق و سایر ابعاد، شاهکار و بی‌نظیر است و فقط فیزیک آن نیست که به سرحد دانش رسیده بلکه سایر علوم و تکنیک‌های مهندسی آن هم سرحدی است که باعث می‌شود تکنیک‌ها و روشهایی ابداع و به عرصه صنعت و فن‌آوری منتقل شده و آنها را متحول کنند. مثل شبکه عظیم اینترنت که از همین سرن آغاز شده و الان صحنه علم و فرهنگ و تکنولوژی و اقتصاد جهان را متحول کرده است.

وی تصریح کرد: تاسیسات شتابگر سرن شامل یک مجموعه شتاب دهنده عظیم است که در حاشیه شهر ژنو در مرز مشترک سوئیس و فرانسه به صورت تونلی به قطر 9 کیلومتر و محیط 27 کیلومتر در عمق بیش از 100 متری زیر زمین احداث شده است. در این تجهیزات پروتون‌های گسیل شده از دو منبع پرتو پر انرژی پروتونی توسط مگنتهایی که در مسیر نصب شده در تونل هدایت و انرژی آنها طی چند مرحله شتابدهی به 7 Tev و سرعت آنها به سرعتی بسیار بسیار نزدیک به سرعت نور می‌رسد.

دکتر ارفعی خاطرنشان کرد: از برخورد پروتون‌ها در این تاسیسات ذرات جدیدی به وجود آمده و اتفاقات زیادی می‌افتد که با بررسی آنها می‌توان به خواص ماده در ابعاد بسیار کوچک ( 10 به توان 18- سانتیمتر) که به تعبیری به مثابه ابعاد نانوی نانویی است که امروز مورد توجه قرار گرفته، پی برده و ذرات بنیادی تشکیل دهنده مواد و چگونگی اندرکنشی آنها را بررسی کرد.

وی تصریح کرد: در ادامه این پروژه از چند سال دیگر علاوه بر پروتون‌ها، هسته سرب و طلا نیز در این شتابگر استفاده خواهد شد که اطلاعات بسیار بیشتری را در خصوص ذرات بنیادی در اختیار دانشمندان قرار می‌دهند.

سرمایه‌گذاری عظیم جهانی در سرن برای یافتن یک ذره ناشناخته  

دکتر ارفعی با بیان این که از برخورد پروتون‌ها در شتابگر LHC با توجه به انرژی بسیار بالای آن ممکن است تا 100 هزار ذره ایجاد شود، اظهار کرد: البته از بین انبوه این ذرات، تعدادی تازگی دارند که باید بتوانیم آنها را جدا کرده و بررسی کنیم. البته هدف علمی پروژه LHC در درجه اول بررسی وجود ذره‌ای ناشناخته موسوم به «هیگز» است که نقشی بسیار اساسی در درک ما از جهان دارد و پیدا شدن یا نشدن آن، هر یک به نحوی دانش‌ فیزیک ذرات را به حرکت در می آورد. البته بیشتر فیزیکدان‌ها معتقدند که در زمانی نه چندان دور، ذره هیگز که وجود آن طبق تئوریها پیش‌بینی شده مشاهده خواهد شد.

رییس پژوهشکده ذرات و شتابگرهای پژوهشگاه دانش‌های بنیادی درباره اهمیت این ذره گفت: ذره هیگز ریشه جرم است و چرایی جرم داشتن ذرات را توضیح می دهد و اگر هیگز نباشد، باید دنبال مکانیزم دیگری برای توضیح جرم داشتن ذرات باشیم لذا مشاهده یا عدم مشاهده این ذره نقش مهمی در پیشبرد نظریات فیزیک ذرات دارد.

دکتر ارفعی خاطرنشان کرد: تیم‌های مختلفی با تکنیک‌های متفاوت اندازه‌گیری خود را برای تفکیک و پردازش اطلاعات عظیم حاصل از آزمایش‌های شتابگر LHC آماده می‌کنند که البته به دلیلی حجم بسیار بالا در آزمایشگاه‌های یک کشور قابل ذخیره نبوده و تمهیدات گسترده‌ای برای انتقال و نگهداری آن در آزمایشگاه‌های متعدد کشورهای مختلف اندیشده شده آماده کرده‌اند که امیدوارم ما هم بتوانیم سهمی در این بین داشته باشیم.

سیاه ‌چاله‌های کوچک LHC کسی را نمی‌بلعند!

وی در ادامه در پاسخ به سوال خبرنگار ایسنا درباره مخاطرات احتمالی راه‌اندازی شتابگر عظیم LHC خصوصا نگرانی‌هایی که درباره تشکیل سیاه چاله در آن مطرح می‌شود، گفت: احتمال ایجاد سیاه‌چاله‌هایی کوچک در جریان کار شتابگر وجود دارد ولی خطری کسی را تهدید نمی‌کند،‌ چون پروسه‌هایی مشابه این با شدت و تعداد کمتر در برخورد پرتوهای کیهانی به جو زمین رخ می‌دهد، لذا اگر قرار باشد خطری در شتابگر LHC ایجاد شود، باید در جو هم چنین اتفاقی می‌افتاد که چنین نیست.

دکتر ارفعی خاطر نشان کرد: بررسی پرتوهای کیهانی از روش‌های مطالعه ذرات است که البته باید منتظر برخورد ذره‌ای با انرژی بالا به جو باشیم که در سرن چنین پروسه‌ای را به صورت مصنوعی ایجاد می‌کنیم.

وی افزود: از طرف دیگر سیاه چاله های کوچکی که احتمالا در شتابگر سرن ایجاد می‌شوند، با همان سرعت هم، متلاشی می‌شوند، لذا فرصت بلعیدن کسی یا چیزی را نخواهند داشت، همچنان که در جو چنین اتفاقی نمی‌افتد، بنابراین با خیال راحت این آزمایش‌ها را انجام می‌دهیم و دانشمندان خود را آماده کرده‌اند که حتی اگر سیاه چاله‌ای ایجاد شده و از بین برود، بتوانند از روی اثرات، آن را شناسایی کرده و از اتفاقات دیگر تفکیک کنند.

دکتر ارفعی خاطر نشان کرد: سیاه چاله‌ها هم مثل پدیده های دیگر جرم مشخصی دارند و شرایط این آزمایش طوری است که سیاه چاله های کوچکی تشکیل می‌شوند که اثرات محدودی دارند.

وی در پاسخ به این سوال ایسنا که آیا احتمال دارد انفجار یا پدیده پیش‌بینی نشده‌ای با انرژی فوق‌العاده بالا - همانند آنچه مثلا در زمینه فن‌آوری هسته‌یی شاهدیم - در این دستگاه اتفاق بیا‌فتد، گفت: با توجه به این که انرژی دو پروتون در بهترین شرایط این آزمایش به 14Tev می‌رسد و حدود 7 تا 20 هزار پروتون در سیستم داریم، به هر حال انرژی چندانی برای رخداد انفجار یا اتفاقی بزرگ وجود ندارد و با توجه به رقت بسیار ماده مورد استفاده و یک واکنش زنجیره‌ وار که بتواند انرژی بالایی آزاد کند، انجام نمی‌شود .

دکتر ارفعی با بیان این که شتابگر سرن و تحقیقات فیزیک ذرات اساسا بسیار فراتر از علم هسته‌یی است، اظهار کرد: بخشی از جنبه‌های فیزیک هسته‌یی که به کاربرد رسیده، علم دانسته شده‌ای بوده و چیز تازه‌ای ندارد. در این دستگاه بسیار فراتر از هسته، اجزای تشکیل دهنده آن مثل پروتون و نوترون و حتی فراتر از آن رفتار اجزای درونی آنها (کوارک‌ها و گلوئون) را بررسی می‌کنیم با این حال نام سرن( سازمان تحقیقات هسته‌یی اروپا) که به 55 سال پیش و زمان راه‌اندازی آن بر می‌گردد، یادآور تحقیقات هسته‌یی است ولی الان با پیشرفت علم از فیزیک هسته‌یی بسیار دور شده است اگرچه فیزیک هسته‌یی هم جنبه‌های علمی زیبایی دارد که در مراکز مختلف پیگیری می‌شود.

احتمال رسیدن به فاز جدیدی از ماده در شتابگر عظیم سرن

دکتر ارفعی در عین حال تصریح کرد: پدیده‌های جالبی ممکن است بعدها با این شتابگر دیده شود از جمله رفتن به فازی از ماده که تاکنون مشاهده نشده است مثل پلاسمای کوارک و گلوئون؛ یعنی تحت فشار یا دمای بسیار زیاد پروتون و نوترون و ذرات هسته‌یی از حالت عادی خارجی شده و ملغمه‌ای از کوارک‌ها و گلوئون ایجاد کنند که به طور طبیعی در مرکز ستاره‌های بسیار سنگین یا در لحظات اولیه تشکیل جهان چنین پدیده‌ای را شاهدیم.

استاد پژوهشگاه دانش‌های بنیادی در گفت‌وگو با ایسنا خاطر نشان کرد که چنین پدیده‌های احتمالی از حدود چهار سال دیگر که به جای پروتون، هسته‌ سرب در شتابگر چرخیده و دو هسته سرب با انرژی بالا به هم برخورد کنند، قابل مشاهده خواهند بود.

سهم ایران در آزمایش CMS شتابگر سرن

دکتر ارفعی، تصریح کرد: در پروژه LHC چهار آزمایش بزرگ با آشکارسازهای فراوانی طراحی شده که در چهار محل تلاقی دو پرتو پروتونی قرار گرفته‌اند. یکی آزمایشی به اسم اطلس که یک دستگاه آشکارساز عظیم است و در مقابل آن دتکتور عظیم دیگری موسوم به CMS قرار گرفته و علاوه بر این دو آزمایش که اهداف متعددی دارند، دو آزمایش کوچکتر موسوم به LHCB و ALICE هم وجود دارد که اهداف خاصتری را دنبال می‌کنند. همکاری‌های محققان ایرانی در این پروژه که از حدود سال 2001 آغاز شده مربوط به آزمایش CMS است.

وی خاطر نشان کرد: مسوولیت ساخت دو قطعه مکانیکی از آزمایش CMS با عنوان میز نگهدارنده آشکار ساز HF و محفظه استوانه‌یی پوشاننده آن را بر عهده داشته که این طرح چند سال پیش با نظارت مهندسان ناظر سرن و انتقال دانش فنی مربوطه با موفقیت در داخل کشور انجام و قطعه مربوطه به سرن فرستاده شده است.

سهم اندک ایران در سرن به دلیل کمبود اعتبارات

مسوول پروژه همکاری ایران و سرن در عین حال سهم کشورمان را در این پروژه بزرگ با توجه به جایگاه در خور کشورمان و حتی در مقایسه با برخی کشورهای منطقه اندک خواند و به ایسنا گفت: همکاری‌های ما بسیار مختصر است و علاوه بر ساخت دو قطعه یاد شده، سه نفر از دانشجویان ایرانی تحصیلات دکتری خود را در سرن به پایان برده‌ و همکاری‌هایشان را ادامه می‌دهند و چهار نفر دیگر هم در سرن مشغول کارند و دو نفر هم در قسمت شتابگر سرن و یک نفر در آزمایش آلیس در قسمت دتکتور همکاری دارد که در مجموع با تعدادی که در پژوهشکده ذرات و شتابگرهای پژوهشگاه دانش‌های بنیادی در ارتباط با LHC کار می‌کنند، تعداد نیروهای ایرانی فعال در پروژه به زحمت به تعداد انگشتان دو دست می‌رسد، ولی امیدواریم آنقدر نیرو داشته باشیم که در یک یا دو جنبه خاص از CMS متخصص شویم که البته در وضعیت فعلی و بودجه بسیار ناچیزی که داریم، میسر نیست.

وی تصریح کرد: کل بودجه‌ای که طی سالهای همکاری با این پروژه (2001 تاکنون ) هزینه کرده‌ایم شاید حدود یک میلیون دلار باشد که از طریق وزارت علوم، تحقیقات و فن‌آوری (ایسمو) تخصیص داده شده که در مقایسه با سایر کشورها بسیار اندک است؛ به طوری که کشوری مثل پاکستان لااقل در دو مرحله که اطلاع دارم 15 میلیون دلار به سرن کمک کرده،‌ ترکیه علاوه بر سرمایه‌گذاری بسیار بیشتر، ضمن این که متخصصان زیادی از دانشگاه‌های آن کشور با سرن همکاری دارند، حدود 100 نفر نیرو در سرن دارد که نیروهای اندک ما با آنها قابل مقایسه نیست در حالی که مسوولان پروژه که تعامل بسیار خوبی با ما دارند هم از ما انتظار دارند که همکاری‌های خود را در قسمت‌های دیگر توسعه بدهیم.

رییس پژوهشکده ذرات و شتابگرهای پژوهشگاه دانش‌های بنیادی در عین حال سهم ایران در این پروژه را با توجه به جایگاه در خور کشورمان و حتی در مقایسه با برخی کشورهای منطقه اندک خواند و به ایسنا گفت: همکاری با سرن می‌تواند ضمن ارتقای جایگاه و اعتبار علمی کشور، تجارب، آموزه‌ها و دستاوردهای علمی، مدیریتی و تکنولوژیک فراوانی برای کشور داشته باشد از جمله یاد گرفتن مهارتهای فنی و نحوه مدیریت پروژه‌های بزرگ و کار کردن در یک مجموعه عظیم علمی چرا که تنها در آزمایش CMS علاوه بر ایران 34 کشور دیگر با حدود دو هزار دانشمند همکاری دارند.

استاد پژوهشکده ذرات و شتابگرها در عین حال تصریح کرد که عهده گرفتن نقشی در خور در جریان مطالعات عظیم شتابگر LHC با بودجه‌های تخصیصی فعلی که کمترین میزان بودجه در بین کشورهای فعال در آزمایش CMS است، میسر نیست، به طوری که ما حتی برای تامین هزینه سفر محققان ایرانی به سرن هم با مشکل مواجهیم و در صورت ادامه این وضع محققان ایرانی همواره در حاشیه باقی خواهند ماند.

دکتر ارفعی خاطر نشان کرد: اگر بخواهیم واقعا نقشی در پروژه LHC داشته باشیم باید یک فاکتور 10 تا 50 مقابل رقم فعلی بودجه اختصاصی قرار بگیرد تا سهم در خور ملت 70 میلیونی ایران را ادا کند، به این ترتیب می‌توانیم از لحاظ علمی پیشرفت کرده و نام کشور را اعتلاء دهیم.

وی گفت: اگر مسوولان امر بودجه کافی را به همکاری‌های ایران در این پروژه علمی اختصاص دهند می‌توانیم تعداد دانشجویان و محققان ایرانی اعزامی به سرن را که در حال حاضر انگشت‌شمار هستند افزایش دهیم و تعهدات خود را در زمینه ساخت بخشی از آشکارسازهای پیشرفته شتابگر عظیم سرن که می‌تواند بستری برای انتقال دانش و فن‌آوری‌های پیشرفته به کشور باشد عملی کنیم. در این صورت ضمن اطلاع از آخرین فن‌آوری‌های روزکه هنوز به کاربرد نرسیده می‌توانیم به جایگاه مناسب و تثبیت شده‌ای در عرصه علم جهان برسیم و بدین ترتیب دیگر نمی‌توان ایران را از صحنه‌های تصمیم‌گیری علم دنیا کنار گذاشت.