قلب فیزیک در مرز سوئیس و فرانسه می‌تپد

قدر مسلم شتاب‌دهنده‌‌ای مانند این را نمی‌توان بیش از این غیرفعال نگه داشت! یک ماه پیش سرن اعلام کرد برخورددهنده‌ بزرگ هادرونی بعد از یک دوره‌ طولانی تعمیر و بازسازی، مجددا فعالیت خود را آغاز کرده است. فعالیت مجدد قدرتمندترین دستگاه شتاب‌دهنده‌ ذرات در جهان، از پایان یافتن و تکمیل 2 سال کار و تلاش مداوم و ماه‌ها آزمون دقیق علمی خبر می‌دهد؛ همه‌ اینها به جهشی بزرگ در عملکرد برخورددهنده‌ عظیم در فصل دوم فعالیتش منجر خواهد شد.

آغاز دوباره

بنا به اظهارات مسئولان سرن، در ساعت 10 و 41 دقیقه قبل از ظهر یکشنبه 16 فروردین باریکه‌ پروتونی با انرژی ورودی اولیه‌ 450 گیگا الکترون ولت به تونل 27 کیلومتری شتاب‌دهنده تزریق (دانشمندان انرژی ذرات بنیادی را با واحد الکترون ولت بیان می‌کنند و «گیگا» ضریبی به اندازه‌ یک میلیارد برابر است) و پرتو دیگری در جهت مخالف حرکت پرتو اول و با همان مقدار انرژی، در ساعت 12 و 27 دقیقه بعد از ظهر وارد تونل شتاب‌دهنده شد. شیوه‌ کار به این ترتیب است که ذرات در درون تونل شتاب‌دهنده حرکت می‌کنند و بعد از این‌که به انرژی و سرعت‌های بسیار بالا (نزدیک به سرعت نور) رسیدند باهم برخورد می‌کنند. شتاب‌دهنده‌ بزرگ هادرونی دستگاه‌ها و ابزارهای مختلفی دارد که هر کدام به شیوه‌ای به برخورد بین پروتون‌ها نگاه می‌کنند و نتیجه‌ را ثبت می‌کنند.

این آزمایش به نوعی تنظیم یا کوک اولیه‌ دستگاه‌هاست. هدف دانشمندان این است که مطمئن شوند باریکه‌های ذرات در مدار مناسب و پایدار در تونل شتاب‌دهنده حرکت می‌کنند، برخورد آنها و تولید ذرات ثانویه، در محل مطلوب و در لحظه‌ مناسب رخ می‌دهد و آشکارسازها نیز می‌توانند بخوبی آنها را ثبت کنند. به این ترتیب می‌توانند جهتگیری و آرایش بهینه‌ آشکارسازها را نسبت به هم و نسبت به ذرات برخورد‌کننده تنظیم کنند. پس از آن شتاب‌دهنده در حالت بیشترین توان خود دست به آزمایش علمی خواهد زد.

آماده‌سازی شتاب‌دهنده برای فعالیت در بیشینه‌ توان

هم‌اکنون که برخورد دهنده‌ بزرگ هادرونی تعمیر و به روز رسانی شده، تقریبا 2 برابر توان اولیه‌ را دارد؛ یعنی توانی معادل با 6.5 ترا الکترون ولت برای هر باریکه. برآورد دانشمندان این است که بتوانند برخوردهای پروتون‌ ـ پروتونی با انرژی 13 ترا الکترون ولت را در اواخر امسال عملیاتی کنند. از این مرحله به بعد است که باز هم عملکرد شتاب‌دهنده به ازای انرژی‌های بسیار بالا از حیث کیفیت، درستی و پایداری مدار مورد بررسی قرار می‌گیرد تا در نهایت مرحله اصلی آزمایش‌های علمی آغاز شود.

بازسازی و به روز رسانی برخورددهنده‌ بزرگ هادرونی مراحل متعددی داشته است. استحکام بخشی و یکسان‌سازی اتصال‌های الکتریکی بین 10 هزار آهنربای الکتریکی فوق رسانای اطراف حلقه‌ تونل شتاب‌دهنده، افزودن سامانه‌ محافظت مغناطیسی، به روز رسانی سامانه‌های برودتی (خنک‌کننده) و سیستم خلأ بسیار قوی و سامانه‌های الکترونیکی از مهم‌ترین این موارد است. علاوه بر اینها ساختار حلقه یا تونل شتاب‌دهنده به گونه‌ای بازسازی شده تا فاصله‌ی زمانی پرتاب توده‌های ذرات زیر اتمی به داخل آن، از 50 نانو ثانیه‌ قبلی به 25 نانوثانیه کاهش یابد تا احتمال و بخت ایجاد برخورد بین ذرات افزایش یابد.

به گفته‌ دانشمندان سرن، در چند روز آینده انرژی پرتوهای ذرات در همین مقدار کنونی باقی خواهد ماند تا مهندسان کارهای مربوط به آزمون عملکرد دستگاه‌ها را به پایان برسانند. بعد از آن انرژی داده شده به ذرات برخوردی باز هم افزایش خواهد یافت، به گونه‌ای که وقتی سرن وارد مرحله یا فصل دوم فعالیت علمی پژوهشی خود می‌شود، مدل استاندارد فیزیک ذرات، موضوع ماده‌ تاریک، پاد ماده و پلاسمای کوارک ـ گلئونی را با دقت و ضریب اطمینان بیشتر بررسی خواهد کرد.

حامد الطافی‌مهربانی / جام‌جم