[h=2]
برخورد دهنده ی هادرونی بزرگ (Large Hadron Collider ):
برخورد دهنده هادرونی بزرگ ( LHC ) بزرگ ترین و پر انرژی ترین شتاب دهنده پیچیده ذرات در جهان است که این شتاب دهنده بر آن است که پرتوهای خلاف جهت هم پروتون با انرژی جنبشی زیاد را به یکدیگر برخورد دهد. هدف اصلی آن تحقیق صحت و محدودیت مدل استاندارد ، تصویر نظریه ی کنونی فیزیک ذرات ، است. این نظریه وجود دارد که برخورد دهنده حیات بوزون های هیگز را تائید می کند ، مشاهداتی که پیش بینی و حلقه های گمشده ی مدل استاندارد را تائید می کند و می تواند توضیح دهد که چگونه ذرات ابتدائی می توانند ویژگی هایی مانند جرم را حاصل کنند.
LHC توسط موسسه اوروپایی تحقیقات هسته ای ( CERN ) ساخته شد و در زیر مرز فرانسه – سوئیس نزدیک ژنو سوئیس قرار دارد.LHC با همکاری بیش از 8000 فیزیک دان از بیش از 85 کشور جهان مشابه صد ها دانشگاه و آزمایش گاه سرمایه گذاری و ساخته شده است .LHC در حال عمل هست و اکنون در حال آماده شدن برای برخورد می باشد. اولین پرتو ها در 10 سپتامبر 2008 در برخورد دهنده به گردش در آمدند و اولین برخورد های پرانرژی برای 21 اکتبر که LHC به طور رسمی آشکار شد ، برنامه ریزی شده است.
هر چند پرسش های بسیاری در مورد امنیت برخورد دهنده هادرونی بزرگ در رسانه ها و دادگاه ها وجود دارد ، جامعه علمی از عدم امکان تهدید توسط برخورد های ذره ای LHC اطمینان خاطر دارند.
طراحی:
LHC بزرگ ترین و پر انرژی ترین شتاب دهنده پیچیده ذرات در جهان است. برخورد دهنده در یک تونل دایره ای شکل با محیط 27 کیلومتر و عمق بین 50 تا 175 متری زمین قرار دارد. عمق 3.8 متری در خط لوله بتونی که در سال 1983 تا 1988 ساخته شده به عنوان مکان برخورد بزرگ الکترون-پوزیترون در نظر گرفته شده است. LHC مرز سوئیس و فرانسه را در 4 نقطه قطع می کند ، اما اکثر آن در فرانسه قرار دارد. ساختمان روی سطح زمین تجهیزات فرعی مانند فشرده ساز ها ، تجهیزات تهویه ، الکترونیک های کنترل و دستگاه های خنک کننده را دارا می باشد.
تونل برخورد دهنده دارای دو لوله های پرتوی مجاور موازی که در چهار نقطه تقسیم می شود و هر کدام یک پرتو پروتونی را حمل می کنند و در دو جهت مخالف حرکت می کنند هستند. 1232 دوقطبی مغناطیسی پرتو را در مسیر دایره ای خود نگه می دارند ، در حالی که 329 چهار قطبی معناطیسی به تمرکز پرتو کمک می کنند تا شانس برخورد بین دو ذره را در 4 نقطه اشتراکی که پرتو ها از آن عبور خواهند کرد ، بالا ببرند. در نهایت 1600 مغناطیس ابرهادی با وزنی بالغ بر 27 تن نصب شده است .نیاز به تقریبا 96 تن هلیوم مایع برای نگه داشتن مغناطیس ها در دمای فعالیتشان در 1.9 درجه ی کلوین LHC را به بزرگترین تجهیزات برودتی در جهان در دمای هلیوم مایع ساخت.
یک یا دو باز در روز در حالی که پروتون ها از 450 گیگا الکترون ولت تا 7 ترا الکترون ولت شتاب میگرفتند ، مغناطیس دو قطبی های ابرهادی از 0.54 تا 8.3 تسلا افزایش می یافت. هر پروتون 7 الکترون ولت انرژی خواهد داشت و انرژی برخورد 14 ترا الکترون ولت ( 2.2 میکروژول ) خواهد داد. در این انرژی پروتون ها ضریب لورنز حدود 7500 و سرعتی معادل 99.999999 % سرعت نور خواهند داشت. کمتر از 90 میلی ثانیه طول می کشد تا پروتون یک بار به دور حلقه مرکزی بچرخد – سرعتی معادل 11000 دور در ثانیه . پروتون ها سریع تر از پرتو های متوالی در 2808 دسته با یکدیگر دسته بندی می شوند بنابراین برخورد دو پرتو در مدت مجزا نه کمتر از 25 نانو پانیه رخ خواهد داد. هنگامی که برخورد دهنده برای اولین بار انجام ماموریت می کند ، با شاخه های کمتری عمل خواهد کرد که مدت 75 نانو ثانیه ای خواهد داشت. شاخه ها سرانجام آنچنان زیاد خواهند شد که دسته نهایی در مدت 25 نانو ثانیه عبور خواهد کرد.
قبل از تزریق در شتاب دهنده اصلی ، ذرات در سیستم های متوالی که انرژی آن ها را به طور موثری افزایش خواهد داد آماده می شوند. اولین دستگاه شتاب دهنده ذرات طولی Linac2 است که پروتون های 50 مگا الکترون ولتی که تقویت کننده دستگاه تقویت ذرات باردار الکترونی (Proton Synchrotron Booster ) را تغذیه خواهد کرد ، تولید خواهد کرد. در آنجا پروتون ها به حد 1.4 گیگا الکترون ولتی می رسند و به دستگاه تقویت ذرات باردار الکترونی (PS ) که پروتون ها را به 26 الکترون ولت می رساند تزریق خواهد شد . در انتها دستگاه فوق تقویت ذرات باردار الکترونی (SPS) برای افزایش انرژی آن ها تا 450 گیگا الکترون ولت قبل از تزریق آن در حلقه مرکزی ( در دوره ای بیش از 20 دقیقه ) مورد استفاده قرار می گیرد. در این نقطه دسته های پروتونی انباشته می شوند و به انرژی پیک خود ، 7 ترا الکترون ولت ، ( در دوره ای بیش از 20 دقیقه ) می رسند و سرانجام برای مدت 10 تا 24 ساعت در حالی که برخورد ها در 4 نقطه تقاطع رخ می دهد ، ذخیره می شوند.
LHC همچنین برای برخورد یون های سنگین سرب ( Pb ) با انرژی برخورد 1150 ترا الکترون ولت مورد استفاده قرار میگیرد. یون های سرب ابتدا توسط شتاب دهنده خطی Linac3 شتاب داده خواهند شد و حلقه تزریقی کم انرژی برای ذخیره سازی یون ها و واحد خنک کننده مورد استفاده قرار می گیرد. یون ها پس از آن قبل از تزریق در حلقه LHC توسط PS و SPS شتاب داده خواهند شد در حالی که به انرژی 2.76 ترا الکترون ولتی برای هر نوکلئون خواهند رسید.
منبع:هوپا
برخورد دهنده هادرونی بزرگ ( LHC ) بزرگ ترین و پر انرژی ترین شتاب دهنده پیچیده ذرات در جهان است که این شتاب دهنده بر آن است که پرتوهای خلاف جهت هم پروتون با انرژی جنبشی زیاد را به یکدیگر برخورد دهد. هدف اصلی آن تحقیق صحت و محدودیت مدل استاندارد ، تصویر نظریه ی کنونی فیزیک ذرات ، است. این نظریه وجود دارد که برخورد دهنده حیات بوزون های هیگز را تائید می کند ، مشاهداتی که پیش بینی و حلقه های گمشده ی مدل استاندارد را تائید می کند و می تواند توضیح دهد که چگونه ذرات ابتدائی می توانند ویژگی هایی مانند جرم را حاصل کنند.
هر چند پرسش های بسیاری در مورد امنیت برخورد دهنده هادرونی بزرگ در رسانه ها و دادگاه ها وجود دارد ، جامعه علمی از عدم امکان تهدید توسط برخورد های ذره ای LHC اطمینان خاطر دارند.
طراحی:
LHC بزرگ ترین و پر انرژی ترین شتاب دهنده پیچیده ذرات در جهان است. برخورد دهنده در یک تونل دایره ای شکل با محیط 27 کیلومتر و عمق بین 50 تا 175 متری زمین قرار دارد. عمق 3.8 متری در خط لوله بتونی که در سال 1983 تا 1988 ساخته شده به عنوان مکان برخورد بزرگ الکترون-پوزیترون در نظر گرفته شده است. LHC مرز سوئیس و فرانسه را در 4 نقطه قطع می کند ، اما اکثر آن در فرانسه قرار دارد. ساختمان روی سطح زمین تجهیزات فرعی مانند فشرده ساز ها ، تجهیزات تهویه ، الکترونیک های کنترل و دستگاه های خنک کننده را دارا می باشد.
تونل برخورد دهنده دارای دو لوله های پرتوی مجاور موازی که در چهار نقطه تقسیم می شود و هر کدام یک پرتو پروتونی را حمل می کنند و در دو جهت مخالف حرکت می کنند هستند. 1232 دوقطبی مغناطیسی پرتو را در مسیر دایره ای خود نگه می دارند ، در حالی که 329 چهار قطبی معناطیسی به تمرکز پرتو کمک می کنند تا شانس برخورد بین دو ذره را در 4 نقطه اشتراکی که پرتو ها از آن عبور خواهند کرد ، بالا ببرند. در نهایت 1600 مغناطیس ابرهادی با وزنی بالغ بر 27 تن نصب شده است .نیاز به تقریبا 96 تن هلیوم مایع برای نگه داشتن مغناطیس ها در دمای فعالیتشان در 1.9 درجه ی کلوین LHC را به بزرگترین تجهیزات برودتی در جهان در دمای هلیوم مایع ساخت.
یک یا دو باز در روز در حالی که پروتون ها از 450 گیگا الکترون ولت تا 7 ترا الکترون ولت شتاب میگرفتند ، مغناطیس دو قطبی های ابرهادی از 0.54 تا 8.3 تسلا افزایش می یافت. هر پروتون 7 الکترون ولت انرژی خواهد داشت و انرژی برخورد 14 ترا الکترون ولت ( 2.2 میکروژول ) خواهد داد. در این انرژی پروتون ها ضریب لورنز حدود 7500 و سرعتی معادل 99.999999 % سرعت نور خواهند داشت. کمتر از 90 میلی ثانیه طول می کشد تا پروتون یک بار به دور حلقه مرکزی بچرخد – سرعتی معادل 11000 دور در ثانیه . پروتون ها سریع تر از پرتو های متوالی در 2808 دسته با یکدیگر دسته بندی می شوند بنابراین برخورد دو پرتو در مدت مجزا نه کمتر از 25 نانو پانیه رخ خواهد داد. هنگامی که برخورد دهنده برای اولین بار انجام ماموریت می کند ، با شاخه های کمتری عمل خواهد کرد که مدت 75 نانو ثانیه ای خواهد داشت. شاخه ها سرانجام آنچنان زیاد خواهند شد که دسته نهایی در مدت 25 نانو ثانیه عبور خواهد کرد.
LHC همچنین برای برخورد یون های سنگین سرب ( Pb ) با انرژی برخورد 1150 ترا الکترون ولت مورد استفاده قرار میگیرد. یون های سرب ابتدا توسط شتاب دهنده خطی Linac3 شتاب داده خواهند شد و حلقه تزریقی کم انرژی برای ذخیره سازی یون ها و واحد خنک کننده مورد استفاده قرار می گیرد. یون ها پس از آن قبل از تزریق در حلقه LHC توسط PS و SPS شتاب داده خواهند شد در حالی که به انرژی 2.76 ترا الکترون ولتی برای هر نوکلئون خواهند رسید.
منبع:هوپا