همکاری ایران در ساخت آشکارسازهای شتابگر سرن

به گزارش ایسنا ، شتابگر بزرگ هادرونی (LHC) قدرتمندترین شتابگر ذرات جهان است که با همکاری دانشمندان کشورهای مختلف جهان توسط مرکز تحقیقات هسته‌یی اروپا (سرن) احداث شده است.

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.

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.

دکتر محسن خاکزاد اظهار کرد: پژوهشگاه دانش‌های بنیادی از سال 2001 طی قراردادی که بین وزیر علوم وقت و رییس سرن امضا شد، به گروه CMS - یکی از چهار آزمایش اصلی LHC - ملحق شده که هدف آنها مطالعه تجربی در پدیده‌های شناختی فیزیک ذرات و ابزارهای فنی برای شتابگرها و آشکارسازها است و در مجموع فعالیت‌هایی که انجام می‌دهند مطالعه داده‌های CMS است تا اطلاعاتی که از برخوردها در آزمایش CMS حاصل می‌شود، بررسی کرده و تجزیه و تحلیل ‌کنند.

وی افزود: قسمت دیگری که سعی می‌کنیم در این پژوهشکده به آن سمت حرکت کنیم این است که با همکاری محققان سرن که عضو آزمایش CMS هستند بتوان در قسمت آشکار سازها، آزمایشگاهی در ایران بسازیم که مستلزم این است که مرکزی داشته و سرمایه‌گذاری‌ صورت گیرد تا وسایل مورد نیاز فراهم شود.

خاکزاد درباره اهداف راه‌اندازی این آزمایشگاه خاطر نشان کرد: این آزمایشگاه در دو جهت یکی ساخت آشکارساز سیلیکون و دیگری آشکار ساز پیکسل است که موافقت‌های اولیه با گروه دانشگاه وین «اتریش» صورت گرفته تا با همکاری آنها یک سری تکنولوژی‌های آزمایشگاهی را دریافت کنیم تا بتوانیم با کمک آنها داده‌ها را تجزیه و تحلیل کرد. البته همکاری ما با دانشگاه وین تنها دریافت تکنولوژی‌های آزمایشگاهی نیست، بلکه در مقابل با توجه به این که در شبیه سازی تحلیل‌ داده‌ها تبحر داریم می‌توان این اطلاعات را متقابلا رد و بدل کرد.

وی افزود: در صددیم یک سری دستگاه‌ها را به ایران آورده و شروع به تاسیس این آزمایشگاه کنیم سپس پس از شش ماه یکسری دانشجویان و تکنسین‌ها را تعلیم دهیم تا موفق به همکاری در ساخت این آشکارسازها شویم، چرا که قرار است CMS با ارتقاء اجزا به سوپرLHC تبدیل شود که در آن زمان که تعداد ذرات پروتون و محیط برخوردها بسیار زیاد است، باید دستگاه‌های زیر مجموعه ارتقاء یابد و به همین منظور پژوهشگاه برای آن مرحله آماده می‌شود تا مسوولیت ساخت بخشی از آن تجهیزات را بر عهده بگیرد تا با همکاری دانشگاه وین و سرن آنها را در ایران بسازیم.

به گفته وی قرار است ارتقای LHC به سمت سوپر LHC سال 2016 صورت گیرد. قرار است آشکارسازهای مربوط به قسمت CMS را تا این زمان بسازیم.

این فیزیکدان ایرانی با اشاره به این که حدود هشت سال پیش به عنوان استاد دانشگاهی در کانادا، مسوول اجرای پروژه ساخت دو آشکارساز به قیمت دو میلیون دلار برای آشکارساز «اطلس» - یکی دیگر از چهار آزمایش اصلی LHC - بوده است، تصریح کرد: در سال 2001 ایران قسمتهایی از آشکارساز CMS را ساخت، اما این مورد به عنوان یک کار اساسی مطرح نبود، ولی به لحاظ فنی قابل ستایش بود.

وی خاطرنشان کرد: هنوز پروژه سرن به برخوردهای حقیقی نزدیک نشده است چون در حال حاضر دو دسته از ذرات از هر طرف با یکدیگر تقابل می‌کنند، در حالی که باید این تعداد را نزدیک به سه هزار دسته برسانیم که نیازمند زمان است، اما در سال 2016 و ارتقای سرن تعداد دسته های پروتون به دو برابرخواهد رسید.

خاکزاد درباره آشکارساز سیلیکون که قرار است ایران در آن همکاری کند، تاکید کرد: این آشکار ساز در CMS به عنوان ترکر (tracker) استفاده می‌شود. زمانی که ذرات با یکدیگر برخورد می‌کنند، به دنبال این هستیم تا بفهمیم، منشا‌ آنها از کجاست و متوجه شویم که منشاء آنها از نقطه برخورد بوده و یا از جاهای دیگر است، چرا که گاهی اوقات ذره از جای دیگری آمده و مقداری هم انرژی به آشکار ساز داده و به اشتباه آن ذره را انتخاب می‌کنیم . در صورتی که ممکن است ذره واقعی نبوده و یا از جای دیگری آمده باشد، این آشکار ساز مسیر ذره را از نقطه برخورد مشخص می‌کند.

خاکزاد درباره اهمیت این قطعه در پروژه سرن خاطر نشان کرد: بدون این آشکار سازی نمی‌توان فهمید که منشا برخوردها از کجا هستند. سعی می‌کنیم برخی از مواد اولیه را از سرن دریافت کنیم، به طوری که در ساخت اجزای CMS از حدود 183 موسسه علمی و دانشگاه و 38 کشور کمک پذیرفته شده است. همچنین با توجه به این که قبلا در ساخت آشکار سازها با سرن همکاری داشته‌ایم، توافق‌های اولیه را جلب کرده‌ایم. البته مسوولان CMS بسیار علاقمند هستند که ایران وارد چنین پروژه‌هایی شود و در مذاکرات با رییس CMS اظهار علاقمندی خود را برای اعطای مسوولیت این پروژه به ایران اعلام کرده‌اند. البته یکی از الزامات کار، فراهم کردن محیط ساخت چنین آشکارسازهایی در ایران است که همکاران اتریشی عضو CMS قول داده‌اند، در این زمینه کمک کنند.

عضو هیات علمی پژوهشکده ذرات بنیادی و شتابگرهای پژوهشگاه دانش‌های بنیادی خاطر نشان کرد: همچنین در صددیم مسوولیت ساخت طیف سنج‌های دقیق دیگری را بر عهده بگیریم که برای سال 2012 باید آماده شود. کارکرد این آشکارساز به این صورت است که زمانی که ذره در یک فاصله 240 متری از نقطه برخورد قرار می‌گیرد، پروتون‌های حاصل از برخورد را مشخص می‌کند. در حال حاضر یک آزمایش کوچک در یک مرحله از سرن انجام می‌شود که در صورت موفقیت آمیز بودن آن می‌توان در سال 2012 طیف سنج‌های دقیق را برای سرن بسازیم.