Download
1 / 18
210 likes | 371 Views
به نام خداوند جان وجهان پديدآور ذره و كهكشان. شتابدهنده LHC ارائه دهنده:مرضیه امینی. فهرست. شتابدهنده چيست؟ شتابدهنده LHC معرفی طراحي آشكارسازها اهداف بهبود بخشي منابع. شتابدهنده چیست؟.
E N D
به نام خداوند جان وجهان پديدآور ذره و كهكشان
فهرست شتابدهنده چيست؟ شتابدهنده LHC معرفی طراحي آشكارسازها اهداف بهبود بخشي منابع
شتابدهنده چیست؟ شتابدهنده، دستگاهی است که در آن ذرّات باردار مانندذرات بنیادی، هسته اتم ها یا اتم های یونیزه شده، مولکول ها یا قسمت های مولکول به وسیله میدان های الکتریکی یا مغناطیسی تا سرعت های بسیار زیادی شتاب داده میشوند. به طوری که سرعت بسیاری از آنها تا نزدیکی های سرعت نور می رسد. انرژی جنبشی ذره در این حالت به چندین برابر انرژی سکون آن می رسد.
معرفی برخورد دهنده هادرونی بزرگ ( LHC ) بزرگترین و پر انرژی ترین شتابدهنده پیچیده ذرات در جهان است. این شتابدهنده پرتوهای خلاف جهت هم پروتون با انرژی جنبشی زیاد را به یکدیگر برخورد مي دهد. LHCتوسط موسسه اوروپایی ( CERN ) ساخته شد و در زیر مرز فرانسه- سوئیس نزدیک ژنو سوئیس قرار دارد. LHCبا همکاری بیش از ۸۰۰۰ فیزیکدان از بیش از ۸۵ کشور جهان مشابه صدها دانشگاه و آزمایشگاه سرمایه گذاری و ساخته شده است .اولین پرتوها در ۱۰ سپتامبر ۲۰۰۸ در برخورد دهنده به گردش در آمدند واولین برخوردهای پرانرژی برای ۲۱ اكتبر كه LHC به طور رسمي آشكار شد برنامه ريزي شده بود.
طراحي LHC بزرگترین و پر انرژی ترین شتابدهنده پیچیده ذرات در جهان است. برخورد دهنده دریک تونل دایره ای شکل با محیط ۲۷ کیلومتر و عمق بین ۵۰ تا 175 متري زمين قرار دارد.ساختمان روی سطح زمین تجهیزات فرعی مانند فشرده سازها،تجهیزات تهویه،الکترونیک های کنترل و دستگاه های خنک کننده را دارا می باشد.
تونل برخورد دهنده دارای دو لوله پرتوی مجاور موازی می باشد که در چهار نقطه تقسیم می شود و هر کدام یک پرتو پروتونی را در دو جهت مخالف حمل مي كند. ۱۲32 دوقطبی مغناطیسی پرتو را در مسیر دایره ای خود نگه می دارند،در حالیکه ۳۲۹ چهارقطبی معناطیسی به تمرکز پرتو کمک می کنند تا شانس برخورد بین دوذره را در ۴ نقطه اشتراکی که پرتوها از آن عبور خواهند کرد را بالا ببرند.تقریبا ۹۶ تن هلیوم مایع برای نگه داشتن مغناطیس ها در دمای فعالیتشان در( ۱.۹ کلوین) LHCرا به بزرگترین تجهیزات برودتی در جهان مجهز كرده است.
یک یا دو بار در روز در حالیکه پروتون ها از ۴۵۰ گیگا الکترون ولت تا ۷ ترا الکترون ولت انرژی می گيرند، مغناطیس دوقطبی های ابرهادی از ۰.۵۴ تا ۸.۳ تسلا افزایش می یابد. در این انرژی پروتون ها سرعتی معادل ۹۹.۹۹۹۹۹۹ % سرعت نور خواهند داشت. کمتر از ۹۰ میلی ثانیه طول می کشد تا پروتون یکبار به دور حلقه مرکزی بچرخد. سرعتی معادل ۱۱۰۰۰ دوردرثانیه . قبل از تزریق در شتابدهنده اصلی،ذرات در سیستم های متوالی که انرژی آنها را به طور موثری افزایش خواهد داد آماده می شوند.
اولین دستگاه شتابدهنده ذرات طولی Linac۲ است که پروتون های ۵۰ مگا الکترون ولتی که تقویت کننده دستگاه تقویت ذرات باردار الکترونی (Proton Synchrotron Booste ) را تغذیه خواهد کرد،تولید ميكند. در آنجا پروتون ها به حد ۱.۴ گیگا الکترون ولتی می رسند و به دستگاه تقویت ذرات باردار الکترونی (PS ) که پروتون ها را به ۲۶ گيگا الکترون ولت می رساند تزریق خواهد شد. در انتها دستگاه فوق تقویت ذرات باردارالکترونی (SPS) برای افزایش انرژی آنها تا ۴۵۰ گیگا الکترون ولت قبل از تزریق درحلقه مرکزی ( دردورهای بیش از ۲۰ دقیقه ) مورد استفاده قرارمی گیرد. در این نقطه دسته های پروتونی انباشته می شوند وبه انرژی پیک خود، ۷ ترا الکترون ولت، (در دورهای بیش از ۲۰ دقیقه ) می رسند و سرانجام برای مدت ۱۰ تا ۲۴ ساعت در حالی که برخوردها در ۴ نقطه تقاطع رخ می دهد،ذخیره می شوند.
آشكارساز ها خلاصه ی BBCدر مورد آشکارسازها این گونه است : ▪ATLAS- به دنبال نشانه هایی از فیزیک جدید كه شامل اساس جرم و بعدهای دیگر می گردد. ▪ CMS- به جستجو یبوزون های هیگز و شواهدی بر ماده تاریک می پردازد. ▪ ALICE- به مطالعه فرم مایع مواد با نام کوارک-گلون پلاسما که مدت کوتاهی بعد از انفجا ربزرگ وجود داشت می پردازد. • . • .
▪ LHCb- مقدار ماده و پاد ماده خلق شده در انفجار بزرگ را برابر می گیرد. این آشکار ساز سعی در تحقیق در مورد پاد ماده گمشده دارد.
اهداف در این عملیات حدود ۷۰۰۰ دانشمند از ۸۰ کشور جهان به LHC دسترسی دارند. این تئوری وجود دارد که برخورد دهنده بوزون هیگز گریزان،آخرین ذره مشاهده نشده پیش بینی شده توسط مدل استاندارد،را تولید خواهد کرد. علاوه بر بوزون های هیگز،ممکن است ذرات جدیدی که توسط توسعه مدل استاندارد پیش بینی شده بود،توليد شوند. به طور کل،فیزیک دانان امیدوارند که LHCمیتواند توانایی های آنها را در پاسخ دادن به این سوالات بالا ببرد:
ـ آیا مکانیزم هیگز برای تولید خرده جرم های ابتدائی در مدل استاندارد به درستی در طبیعت درک می شود؟اگر اینچنین باشد،چه تعداد بوزون های هیگز در آنجا وجود دارند و جرم آنها چقدر است؟ ـ آیا الکترومغناطیس،نیروی قوی هسته ای و نیروی ضعیف هسته ای وجوه متفاوتی از یک نیروی تک همان گونه که توسط تئوری های یکتای قدیمی پیش بینی شده است، آشکار می شوند؟ ـ چرا جاذبه از ۳ نیروی بنیادی دیگر ضعیف تر است؟ ـ آیا ابر تقارن در طبیعت درک می شود؟با اشاره به اینکه ذرات مدل استاندارد شناخته شده یک جفت ابرمتقارن دارند.
ـ آیا اندازه گیری های دقیق جرم و تباهی های کوارک ها با مدل استاندارد به طور ثابتی همچنان سازگار است؟ ـ چرا اشتباهی آشکار در تقارن بین ماده و پادماده وجود دارد؟ ـ طبیعت ماده تاریک و انرژی تاریک چیست؟ ـ آیا بعدهای دیگری هم همچنان که در تئوری رشته ای با مدل های گوناگون پیش بینی شده،وجود دارد و آیا میتوانیم آنها را ببینیم؟
پیشنهاد بهبود بخشی: بعد از گذشت چندین سال از آغاز به کار،کم اهمیت تر شدن آزمایشات مجدد در هر نوعی از آزمایش فیزیک ذرات باعث نابه سامانی آزمایشات فیزیک ذرات گردید. هر سال که از عملکرد آن می گذرد،به کشفیات کمتری نسبت به سال قبل از آن دست می یابد. راهی که برای بهبود بخشی نابه سامانی های آزمایشات مجدد وجود دارد این است که آزمایش را یا از طریق تقویت انرژی و یا از طریق تقویت تابش،بهبود بخشیم.
ترفیع درخشش LHCکه با نام ابر LHCشناخته می شود برای ساخته شدن در ۱۰ سال بعد ازعملیاتLHCپیشنهاد داده شد. راه مطلوب ترفیع درخششLHCدر افزایش پرتوی کنونی ( یعنی افزایش پروتون های پرتو) و اصلاح دو ناحیه پر درخشش برخورد،ATLASو CMS،است. برای بدست آوردن این پیشرفت ها،انرژی پرتو در نقطه ای که آنها به ابرLHC تزریق می شوند باید تا ۱ ترا الکترون ولت افزایش یابد. این عمل به بهبود بخشی سیستم قبل تزریق نیاز دارد که هزینه های تغییرات مورد نیاز در دستگاه فوق تقویت ذرات باردار الکترونی بسیار سنگین تمام خواهد شد.
منابع • www.cern.ch • www.hupaa.com • www.kashmar-physics.blogfa.com • www.fa.wikipedia.org
