s@ba
13th April 2010, 11:38 AM
علم انتها ندارد، شاید وقتی قرن ها پیش کشفی بزرگ به شمار می آمد و امروز تبدیل به چیزی پیش پا افتاده شده باشد، مثل افتادن سیب از روی درخت روی نیوتن.
آزمایش بزرگی در یک شهر مرزی سوئیس در حال انجام است که در حال حاضر عنوان بزرگ ترین آزمایش تاریخ را به خود اختصاص داده است، آزمایشی که تکلیف بسیاری از ندانسته های ما را روشن خواهد کرد، اما نمی دانیم این آزمایش که در حال حاضر در نظر ما بسیار عظیم به نظر می رسد درصد یا دویست سال دیگر به آن چگونه نگاه خواهند کرد.
. (http://karkabod.ir/)
« شتاب دهنده بزرگ ها درونی » یا به اختصار LHC از سال ها پیش ذهن بسیاری از دانشمندان و فعالان رشته فیزیک در دنیا را به خود مشغول کرده، آزمایشی که شهریور سال پیش اولین مرحله خود را پشت سر گذاشته و کارهای تکمیلی آن تا سال 2010 ادامه خواهد داشت، پروژه ای که هزاران نفر از 80 کشور دنیا به صورت دائم و موقت بر روی آن کار می کنند، تا چه بشود؟
جواب این سؤال چندان ساده نیست و نیاز به یک مقدمه دارد:
از قرن ها پیش تا قرن 19 میلادی تصور می شد که اتم کوچک ترین جزء یک ماده است و تجزیه هم نمی شود، اما در اوایل قرن 20 کشف شد که اتم از سه ذره کوچک تر یعنی الکترون، پروتون و نوترون تشکیل شده است و برای سال ها دانشمندان تصور می کردند که این سه ذره ذرات بنیادین اتم هستند.
اما کشف جدیدی همه ی نظریه های قبلی را باطل کرد، مثلاً پروتون خودش از سه ذره - یعنی دو کوارک بالا و یک کوارک پایین - ساخته شده است.
اینطورهم که نمی شد، یعنی یک دانشمند می آمد و می گفت این دیگر آخرین جزء اتم است. بعد چند سال دیگر یک دانشمند دیگر می آمد و پته ی همه ی قبلی ها را روی آب می ریخت.
این شد که نظریه ای برای توجیه ذرات بنیادین به اسم « مدل استاندارد » ارائه شد که عنوان می کرد هر اتم از 60 ذره ی کوچک تشکیل شده که اینها دیگر واقعاً بنیادین هستند - یعنی خودشان از ذرات کوچک تری ساخته نشده اند - هر چند بعدها باز هم کسانی پیدا شدند که می خواستند اذیت کنند و بنیادین بودن این ذرات را هم زیر سؤال ببرند و تئوری هایی مثل تئوری ریسمان را علم کردند، ولی همه فیزیکدانان نشستند و مدل استاندارد را با وجود نارسایی پذیرفتند و یک جورهایی بین بد و بدتر یکی را انتخاب کردند.
این مدل می گوید که ما دو دسته ذرات داریم؛ فرمیون ها و بوزون ها؛ فرمیون ها ذراتی هستند که با ماده سرو کار دارند ولی بوزون ها با انتقال نیرو در ارتباطند.
30 نوع فرمیون و بوزون در طبیعت پیش بینی شده که 29 تای آن قبلاً شناسایی شده و باقی مانده یک بوزون به اسم بوزون هیگز.
برای گیر آوردن همین بوزون ناچیز و ناقابل است که کلی آدم در سوئیس و جاهای دیگر درگیر شده اند و نزدیک به یک میلیارد دلار هزینه شده است تا بزرگ ترین آزمایش تاریخ- البته تا اینجا- انجام شود.
LHC چکار می کند؟
برای کشف این ذره ی بنیادین باقی مانده بشر باید دردسرهای زیادی را متحمل شود، چرا که این برنامه در یک مسیر مستقیم اجرا شدنی نبود، به همین خاطر یک تونل دایره ای عظیم به طول 27 کیلومتردر 100 متری زمین ایجاد شد که 3 متر قطرداشت و در 4ناحیه ی آن چهار آشکارساز با نام های ALICE, LHCB, CMS, ATLAS قرار گرفته است.
دمای تونل را به صفر مطلق یعنی 271- درجه می رسانند و با استفاده از 1600 آهن ربای قوی یک میدان مغناطیسی ایجاد می کنند، آن وقت است که به پروتون ها سرعتی نزدیک به نور می دهند، آن وقت این پروتون ناقابل در 90 میلیونیم ثانیه مسیر تونل را طی می کند، این یعنی اینکه این پروتون می تواند در یک ثانیه 11000 هزار بار مسیر 27 کیلومتری تونل را طی کند.
از یک ورودی تونل دو پروتون در جهت مخالف وارد می شوند، آهن رباها به این پروتون ها شتاب می دهند تا سرعتشان به سرعت نور برسد و همین مسئله انرژی زیادی تولید می کند، بدون تولید گرما، برخورد این دو پروتون در محل آشکار سازها باعث می شود انرژی زیادی تولید شود و همین انرژی باعث تولید ذرات بسیار کوچک تری می شود که دانشمندان امیدوارند بوزون هیگز را همین جا گیر بیاورند.
این آزمایش ریزه کاری هایی هم دارد، مثلاً باید در یک محیط وکیوم انجام شود چون در غیر این صورت مولکول ها و ذرات هوا هم در گیر آزمایش می شوند.
دانستنیهای LHC
* 10 هزار نفر تیم کاری پروژه را تشکیل می دهند.
* از این تعداد 4000 فیزیکدان هستند ( البته آن هم فیزیکدان های نخبه و برگزیده دنیا)
* دانشمندان و مهندسان از 580 دانشگاه به نمایندگی از 80 کشور دنیا در این آزمایش مشغول به کار هستند.
* تا قبل از این سال، همکاری دانشمندان ایرانی با پروژه LHC به صورت انفرادی بود ولی هم اکنون هفت دانشمند ایرانی و 3 دانشجوی دوره دکترا در این پروژه همکاری می کنند.
* هر چند هزینه یک میلیون دلاری ایران برای این پروژه ممکن است در مقابل مبلغ نهایی هزینه طرح چندان به چشم نیاید، اما اعزام دانشجو و دانشمند ما را وارد لیست کشورهای دخیل در پروژه کرده است.
* همه ی کشورها قسمت های مختلف این پروژه را متعهد شده اند. ایران علاوه بر اعزام دانشجو و محقق، متعهد به ساخت 2 قطعه هم شد که یکی میزی بود که باید وزن زیادی را تحمل می کرد و در کارخانه هپکو ساخته شد و دیگری پوششی برای قسمتی از آشکار ساز بود که توسط تانک سازی دورود ساخته شد.
* میزی که شرکت هپکو اراک ساخته در واقع میز نگهدارنده آشکارساز HF است که باید حدود 300 تن وزن را تحمل کند و اجزای آن با فاصله میلیمتری از یکدیگر باز و بسته می شوند.
* هزینه ساخت این میز حدود 600 میلیون تومان بوده است که با هزینه کشورمان تحت نظارت محققان سرن ساخته شد.
* دانشمندان بزرگ از جمله 6 برنده جایزه نوبل در این طرح همکاری دارند.
کاربردهای دیگر LHC
آزمایش های دیگری هم در LHC قرار است انجام شود که مهم ترین آنها عبارتند از:
شبیه سازی مهبانگ: مهبانگ، انفجار بزرگ یا BIGBANG نام تئوری ای است که برای توجیه آغاز جهان از آن بهره می برند. آزمایش های LHC پاسخ بسیاری از سؤالات ما را درباره ی مهبانگ خواهد داد. مثلاً هنگام تولد جهان، ماده و پادماده به صورت مساوی به وجود آمده است، اما در حال حاضر مقدار ماده بسیار بیشتر است از مقدار پادماده؛ بر سر این پادماده ی گم شده چه آمده است؟
تک قطبی های مغناطیسی:LHC قرار است درباره ی وجود موادی که با نام تک قطبی مغناطیسی ( MAGNETIC MONOPOLE ) نامیده می شوند، تحقیق کند. تک قطبی های مغناطیسی ذراتی فرضی هستند که دیراک در کنار تئوری کوانتومی خود ارائه کرد و فیزیک نظری معتقد به وجود آن ها است اما هنوز توسط هیچ آزمایشی وجودشان به اثبات نرسیده است.
سیاه چاله های کوچک: این آزمایش قرار است بر روی سیاه چاله های کوچکی ( MICROBLACKHOLE ) که فیزیک مدرن از آن ها سخن می گوید تحقیق کند. بر اساس تئوری « تابش هاوکینگ » سیاه چاله ها، اندک اندک و به مرور زمان جرم خود را از دست می دهند تا اینکه به مرور از بین می روند. اما اگر یک سیاه چاله از اندازه های معمولی خود بسیار کوچک تر باشد آن وقت آن قدر زود از بین می رود که اثرات آن برای ما قابل مشاهده نیست. در ضمن اگر تابش ها وکینگ درست باشد آن وقت سیاه چاله هایی که در آغاز آفرینش به وجود آمده اند تا به امروز باید به اندازه ی یک میکرو سیاه چاله در آمده باشند. در این آزمایش قرار است بررسی شود که آیا واقعاً امکان تشکیل سیاه چاله هایی در ابعاد بسیار کوچک وجود دارد؟ اگر پاسخ مثبت است خواص این سیاه چاله ها چیست؟ و واقعاً چه بلایی بر سر آنها می آید؟
LHC قرار است علاوه بر این ها آزمایش های فراوان دیگری را هم درباره ی ابعاد اضافی جهان و امکان رؤیت آن ها، ذرات ابر متقارن، ماهیت ماده ی تاریک، علت ضعیف بودن نیروی گرانش نسبت به سایر نیروهای بنیادین و بسیاری موارد دیگر انجام دهد.
منبع:ماهنامه شاهد جوان شماره51
آزمایش بزرگی در یک شهر مرزی سوئیس در حال انجام است که در حال حاضر عنوان بزرگ ترین آزمایش تاریخ را به خود اختصاص داده است، آزمایشی که تکلیف بسیاری از ندانسته های ما را روشن خواهد کرد، اما نمی دانیم این آزمایش که در حال حاضر در نظر ما بسیار عظیم به نظر می رسد درصد یا دویست سال دیگر به آن چگونه نگاه خواهند کرد.
. (http://karkabod.ir/)
« شتاب دهنده بزرگ ها درونی » یا به اختصار LHC از سال ها پیش ذهن بسیاری از دانشمندان و فعالان رشته فیزیک در دنیا را به خود مشغول کرده، آزمایشی که شهریور سال پیش اولین مرحله خود را پشت سر گذاشته و کارهای تکمیلی آن تا سال 2010 ادامه خواهد داشت، پروژه ای که هزاران نفر از 80 کشور دنیا به صورت دائم و موقت بر روی آن کار می کنند، تا چه بشود؟
جواب این سؤال چندان ساده نیست و نیاز به یک مقدمه دارد:
از قرن ها پیش تا قرن 19 میلادی تصور می شد که اتم کوچک ترین جزء یک ماده است و تجزیه هم نمی شود، اما در اوایل قرن 20 کشف شد که اتم از سه ذره کوچک تر یعنی الکترون، پروتون و نوترون تشکیل شده است و برای سال ها دانشمندان تصور می کردند که این سه ذره ذرات بنیادین اتم هستند.
اما کشف جدیدی همه ی نظریه های قبلی را باطل کرد، مثلاً پروتون خودش از سه ذره - یعنی دو کوارک بالا و یک کوارک پایین - ساخته شده است.
اینطورهم که نمی شد، یعنی یک دانشمند می آمد و می گفت این دیگر آخرین جزء اتم است. بعد چند سال دیگر یک دانشمند دیگر می آمد و پته ی همه ی قبلی ها را روی آب می ریخت.
این شد که نظریه ای برای توجیه ذرات بنیادین به اسم « مدل استاندارد » ارائه شد که عنوان می کرد هر اتم از 60 ذره ی کوچک تشکیل شده که اینها دیگر واقعاً بنیادین هستند - یعنی خودشان از ذرات کوچک تری ساخته نشده اند - هر چند بعدها باز هم کسانی پیدا شدند که می خواستند اذیت کنند و بنیادین بودن این ذرات را هم زیر سؤال ببرند و تئوری هایی مثل تئوری ریسمان را علم کردند، ولی همه فیزیکدانان نشستند و مدل استاندارد را با وجود نارسایی پذیرفتند و یک جورهایی بین بد و بدتر یکی را انتخاب کردند.
این مدل می گوید که ما دو دسته ذرات داریم؛ فرمیون ها و بوزون ها؛ فرمیون ها ذراتی هستند که با ماده سرو کار دارند ولی بوزون ها با انتقال نیرو در ارتباطند.
30 نوع فرمیون و بوزون در طبیعت پیش بینی شده که 29 تای آن قبلاً شناسایی شده و باقی مانده یک بوزون به اسم بوزون هیگز.
برای گیر آوردن همین بوزون ناچیز و ناقابل است که کلی آدم در سوئیس و جاهای دیگر درگیر شده اند و نزدیک به یک میلیارد دلار هزینه شده است تا بزرگ ترین آزمایش تاریخ- البته تا اینجا- انجام شود.
LHC چکار می کند؟
برای کشف این ذره ی بنیادین باقی مانده بشر باید دردسرهای زیادی را متحمل شود، چرا که این برنامه در یک مسیر مستقیم اجرا شدنی نبود، به همین خاطر یک تونل دایره ای عظیم به طول 27 کیلومتردر 100 متری زمین ایجاد شد که 3 متر قطرداشت و در 4ناحیه ی آن چهار آشکارساز با نام های ALICE, LHCB, CMS, ATLAS قرار گرفته است.
دمای تونل را به صفر مطلق یعنی 271- درجه می رسانند و با استفاده از 1600 آهن ربای قوی یک میدان مغناطیسی ایجاد می کنند، آن وقت است که به پروتون ها سرعتی نزدیک به نور می دهند، آن وقت این پروتون ناقابل در 90 میلیونیم ثانیه مسیر تونل را طی می کند، این یعنی اینکه این پروتون می تواند در یک ثانیه 11000 هزار بار مسیر 27 کیلومتری تونل را طی کند.
از یک ورودی تونل دو پروتون در جهت مخالف وارد می شوند، آهن رباها به این پروتون ها شتاب می دهند تا سرعتشان به سرعت نور برسد و همین مسئله انرژی زیادی تولید می کند، بدون تولید گرما، برخورد این دو پروتون در محل آشکار سازها باعث می شود انرژی زیادی تولید شود و همین انرژی باعث تولید ذرات بسیار کوچک تری می شود که دانشمندان امیدوارند بوزون هیگز را همین جا گیر بیاورند.
این آزمایش ریزه کاری هایی هم دارد، مثلاً باید در یک محیط وکیوم انجام شود چون در غیر این صورت مولکول ها و ذرات هوا هم در گیر آزمایش می شوند.
دانستنیهای LHC
* 10 هزار نفر تیم کاری پروژه را تشکیل می دهند.
* از این تعداد 4000 فیزیکدان هستند ( البته آن هم فیزیکدان های نخبه و برگزیده دنیا)
* دانشمندان و مهندسان از 580 دانشگاه به نمایندگی از 80 کشور دنیا در این آزمایش مشغول به کار هستند.
* تا قبل از این سال، همکاری دانشمندان ایرانی با پروژه LHC به صورت انفرادی بود ولی هم اکنون هفت دانشمند ایرانی و 3 دانشجوی دوره دکترا در این پروژه همکاری می کنند.
* هر چند هزینه یک میلیون دلاری ایران برای این پروژه ممکن است در مقابل مبلغ نهایی هزینه طرح چندان به چشم نیاید، اما اعزام دانشجو و دانشمند ما را وارد لیست کشورهای دخیل در پروژه کرده است.
* همه ی کشورها قسمت های مختلف این پروژه را متعهد شده اند. ایران علاوه بر اعزام دانشجو و محقق، متعهد به ساخت 2 قطعه هم شد که یکی میزی بود که باید وزن زیادی را تحمل می کرد و در کارخانه هپکو ساخته شد و دیگری پوششی برای قسمتی از آشکار ساز بود که توسط تانک سازی دورود ساخته شد.
* میزی که شرکت هپکو اراک ساخته در واقع میز نگهدارنده آشکارساز HF است که باید حدود 300 تن وزن را تحمل کند و اجزای آن با فاصله میلیمتری از یکدیگر باز و بسته می شوند.
* هزینه ساخت این میز حدود 600 میلیون تومان بوده است که با هزینه کشورمان تحت نظارت محققان سرن ساخته شد.
* دانشمندان بزرگ از جمله 6 برنده جایزه نوبل در این طرح همکاری دارند.
کاربردهای دیگر LHC
آزمایش های دیگری هم در LHC قرار است انجام شود که مهم ترین آنها عبارتند از:
شبیه سازی مهبانگ: مهبانگ، انفجار بزرگ یا BIGBANG نام تئوری ای است که برای توجیه آغاز جهان از آن بهره می برند. آزمایش های LHC پاسخ بسیاری از سؤالات ما را درباره ی مهبانگ خواهد داد. مثلاً هنگام تولد جهان، ماده و پادماده به صورت مساوی به وجود آمده است، اما در حال حاضر مقدار ماده بسیار بیشتر است از مقدار پادماده؛ بر سر این پادماده ی گم شده چه آمده است؟
تک قطبی های مغناطیسی:LHC قرار است درباره ی وجود موادی که با نام تک قطبی مغناطیسی ( MAGNETIC MONOPOLE ) نامیده می شوند، تحقیق کند. تک قطبی های مغناطیسی ذراتی فرضی هستند که دیراک در کنار تئوری کوانتومی خود ارائه کرد و فیزیک نظری معتقد به وجود آن ها است اما هنوز توسط هیچ آزمایشی وجودشان به اثبات نرسیده است.
سیاه چاله های کوچک: این آزمایش قرار است بر روی سیاه چاله های کوچکی ( MICROBLACKHOLE ) که فیزیک مدرن از آن ها سخن می گوید تحقیق کند. بر اساس تئوری « تابش هاوکینگ » سیاه چاله ها، اندک اندک و به مرور زمان جرم خود را از دست می دهند تا اینکه به مرور از بین می روند. اما اگر یک سیاه چاله از اندازه های معمولی خود بسیار کوچک تر باشد آن وقت آن قدر زود از بین می رود که اثرات آن برای ما قابل مشاهده نیست. در ضمن اگر تابش ها وکینگ درست باشد آن وقت سیاه چاله هایی که در آغاز آفرینش به وجود آمده اند تا به امروز باید به اندازه ی یک میکرو سیاه چاله در آمده باشند. در این آزمایش قرار است بررسی شود که آیا واقعاً امکان تشکیل سیاه چاله هایی در ابعاد بسیار کوچک وجود دارد؟ اگر پاسخ مثبت است خواص این سیاه چاله ها چیست؟ و واقعاً چه بلایی بر سر آنها می آید؟
LHC قرار است علاوه بر این ها آزمایش های فراوان دیگری را هم درباره ی ابعاد اضافی جهان و امکان رؤیت آن ها، ذرات ابر متقارن، ماهیت ماده ی تاریک، علت ضعیف بودن نیروی گرانش نسبت به سایر نیروهای بنیادین و بسیاری موارد دیگر انجام دهد.
منبع:ماهنامه شاهد جوان شماره51