جنرال لواء

مصادم الهادرونات الكبير التابع لـ CERN يسرع أول ذراته


يُجري مُصادم الهادرونات الكبير (CERN) التجارب الأكثر شيوعًا على البروتونات ، لكن هذا لا يعني أن البروتونات هي الجسيمات الذرية الوحيدة التي يمكن لمصادم الهادرونات الكبير التعامل معها. قام الباحثون مؤخرًا بحقن "ذرات" رصاص بإلكترون واحد في مصادم الهدرونات الكبير للمرة الأولى على الإطلاق.

تم إجراء العملية لاختبار مفهوم جديد لـ CERN يسمى مصنع جاما.

قالت ميكايلا شومان ، مهندسة LHC المسؤولة: "نحن ندرس أفكارًا جديدة حول كيفية توسيع برنامج بحث CERN الحالي والبنية التحتية". "معرفة ما هو ممكن هو الخطوة الأولى."

ينتج مصادم الهدرونات الكبير عادةً تصادمات البروتونات والبروتونات ثم يقضي أربعة أسابيع من وقته في رمي النوى الذرية معًا بسرعات لا تصدق. بعد ذلك ، يدخل المصادم LHC في سبات شتوي قبل إعادة التشغيل في الربيع.

ومع ذلك ، لبضعة أيام فقط كل عام ، يمكن للفيزيائيين والباحثين في CERN تجربة الآلة. لقد فعلوا كل شيء بدءًا من تسريع نوى الزينون في مصادم الهدرونات الكبير وحتى محاولة أيونات الرصاص الأخرى المجردة.

أوضح الفيزيائي ويتولد كراسني أن "هذا التشغيل الخاص لمصادم الهادرونات الكبير كان حقًا الخطوة الأخيرة في سلسلة من الاختبارات" ، وقد نسق كراسني مجموعة دراسة من حوالي 50 عالماً يتطلعون جميعًا إلى تطوير طرق جديدة لإنتاج أشعة جاما عالية الطاقة.

كان هذا الاختبار تحديدًا صعبًا بالنسبة للباحثين نظرًا لمدى حساسية نوى الرصاص.

قال شاومان: "من السهل حقًا تجريد الإلكترون عن طريق الخطأ". "عندما يحدث ذلك ، تصطدم النواة بجدار أنبوب الحزمة لأن شحنتها لم تعد متزامنة مع المجال المغناطيسي للمصادم LHC."

بدأ المشغلون الاختبار بحقن 24 حزمة من "الذرات" وحققوا شعاعًا مستقرًا منخفض الطاقة في LHC لمدة ساعة كاملة. ثم قام الفريق بتعزيز المصادم LHC إلى قوته الكاملة. هذا حافظ على الحزمة لمدة دقيقتين قبل إرسالها إلى تفريغ الحزمة. لاحظ الفريق أن هذا لم يكن بسبب أي نوع من الفشل ، ولكن مجرد إجراء احترازي.

قال شاومان: "إذا انحرف عدد كبير جدًا من الجسيمات عن مسارها ، فإن المصادم LHC يقوم تلقائيًا بتفريغ الحزمة". "أولويتنا الرئيسية هي حماية LHC ومغناطيسه."

ثم أعادت شومان وزملاؤها تشغيل المغناطيس بست مجموعات فقط. سمح هذا للحزمة بالدوران باستمرار لمدة ساعتين قبل أن يتم إلقاؤها عمدًا في تفريغ الحزمة.

هذه الاختبارات هي أكثر من مجرد تجارب ممتعة مع التقنيات المتقدمة. يحاول الفيزيائيون معرفة ما إذا كان المصادم LHC يمكن أن يعمل كمصنع لأشعة جاما في المستقبل. سيسمح هذا للعلماء بتدوير "الذرات" باستخدام الليزر ، مما يجعل الإلكترون يقفز إلى مستوى طاقة آخر. ثم يسقط الإلكترون وينبعث منه جسيم من الضوء. في العادة ، لن يكون هذا الجسيم نشطًا. ومع ذلك ، تتعزز طاقة الفوتون بسبب تأثير دوبلر لمدى سرعة تحرك كل شيء داخل مصادم الهدرونات الكبير.

يمكن أن توفر دراسة أشعة جاما أيضًا طاقة كافية لإنتاج "جسيمات المادة" مثل الكواركات والميونات والإلكترونات. يمكن أن يتحول يومًا ما إلى مادة مظلمة ويساعد في تكوين حزم جديدة مثل حزم الميون.

هذه الابتكارات في سبر الخيال العلمي ليست جاهزة بعد ، لكن الاختبارات التي أجراها علماء الفيزياء في CERN يمكن أن تقربنا خطوة واحدة من اكتشافات فيزيائية جديدة لا تصدق.


شاهد الفيديو: الدحيح. دائري الفيزياء Large Hadron Collider (كانون الثاني 2022).