تم تشغيل مصادم الهادرونات الكبير مرة أخرى اليوم (5 يوليو) وهو مصمم لتحطيم الجسيمات معًا بمستويات طاقة لم يسبق لها مثيل.
ال مصادم هادرون كبير (LHC) هو أكبر وأقوى مسرع للجسيمات في العالم. تقع في سيرن بالقرب من جنيف ، سويسرا ، تم تشغيل الحلقة التي يبلغ طولها 17 ميلاً (27 كيلومترًا) اليوم بعد أن أمضت أربع سنوات دون اتصال بالإنترنت لإجراء ترقيات. مع اكتمال هذه الإصلاحات ، يريد العلماء استخدام المسرع العملاق لتحطيم البروتونات معًا بطاقات قياسية تصل إلى 13.6 تريليون إلكترون فولت (TeV) – وهو مستوى طاقة يجب أن يزيد احتمالات إنتاج المسرع للجسيمات التي لم يلاحظها العلم بعد. .
لقد أدت ترقيات حزم جسيمات المسرّع إلى أكثر من زيادة نطاق طاقتها ؛ زيادة مستوى الانضغاط ، مما يجعل الحزم أكثر كثافة بالجسيمات ، سيزيد من احتمال حدوث تصادم بدرجة كبيرة بحيث يُتوقع أن يلتقط المسرّع تفاعلات جسيمية أكثر في دورته الثالثة مما فعل في تجربتيه السابقتين مجتمعتين. خلال الفترتين السابقتين ، الممتدة من 2009 إلى 2013 ومن 2015 إلى 2018 ، قام ذرة لقد عززت Smasher فهم الفيزيائيين لكيفية تفاعل اللبنات الأساسية للمادة – يسمى النموذج القياسي – وأدى إلى اكتشاف ما طال انتظاره هيغز بوزون، الجسيم المراوغ الذي يعطي كل المادة كتلتها.
متعلق ب: تم اكتشاف “جسيم X” من فجر الزمن داخل مصادم الهادرونات الكبير
ولكن ، على الرغم من تجارب المسرّع ، التي أنتجت 3000 ورقة علمية حول العديد من الاكتشافات الصغيرة والتلميحات المثيرة للفيزياء الأعمق ، لم يجد العلماء بعد دليلًا قاطعًا على وجود جسيمات جديدة أو فيزياء جديدة تمامًا. بعد هذه الترقية ، يأملون أن يتغير ذلك.
“سنقيس نقاط قوة تفاعلات بوزون هيغز مع المادة ونجبر الجسيمات على دقة غير مسبوقة ، وسنواصل بحثنا عن هيجز بوزون لتتحلل المادة المظلمة بالإضافة إلى البحث عن بوزونات هيغز الإضافية ، “أندرياس هوكر ، المتحدث باسم مصادم الهدرونات الكبير تعاون أطلس، وهو مشروع دولي يضم الفيزيائيين والمهندسين والفنيين والطلاب وموظفي الدعم ، قال في أ بيان (يفتح في علامة تبويب جديدة).
داخل حلقة LHC تحت الأرض التي يبلغ طولها 17 ميلاً ، تتحرك البروتونات بسرعة قريبة من سرعة الضوء قبل أن تصطدم ببعضها البعض. النتائج؟ تتشكل جزيئات جديدة وغريبة في بعض الأحيان. كلما زادت سرعة تلك البروتونات ، زادت طاقتها. وكلما زادت الطاقة ، زادت كتلة الجزيئات التي يمكن أن تنتجها عن طريق تحطيمها معًا. تكتشف محطمات الذرة مثل LHC الجسيمات الجديدة المحتملة من خلال البحث عن نواتج تحلل منبهة ، حيث أن الجسيمات الأثقل عادة ما تكون قصيرة العمر وتتحلل على الفور إلى جزيئات أخف.
يتمثل أحد أهداف LHC في زيادة التدقيق في النموذج القياسي ، وهو الإطار الرياضي الذي يستخدمه علماء الفيزياء لوصف جميع الجسيمات الأساسية المعروفة في كون والقوى التي يتفاعلون من خلالها. على الرغم من أن النموذج كان موجودًا في شكله النهائي منذ منتصف السبعينيات ، إلا أن الفيزيائيين بعيدون عن الرضا عنه ويبحثون باستمرار عن طرق جديدة لاختباره ، وإذا حالفهم الحظ ، اكتشفوا فيزياء جديدة ستفشل.
هذا لأن النموذج ، على الرغم من كونه الأكثر شمولاً ودقة حتى الآن ، به فجوات هائلة ، مما يجعله غير قادر تمامًا على توضيح مكان قوة الجاذبية من ، مما تتكون المادة المظلمة ، أو سبب وجود مادة أكثر بكثير من المادة المضادة في الكون.
بينما يريد الفيزيائيون استخدام المسرّع الذي تمت ترقيته لفحص قواعد النموذج القياسي ومعرفة المزيد عن بوزون هيجز ، فإن الترقيات إلى الكاشفات الأربعة الرئيسية لمصادم الهادرونات الكبير تجعله أيضًا في وضع جيد للبحث عن الفيزياء بما يتجاوز ما هو معروف بالفعل. تمت ترقية الكاشفات الرئيسية للمصادم LHCs – ATLAS و CMS – لجمع أكثر من ضعف البيانات التي قاموا بها من قبل في مهمتهم الجديدة للبحث عن الجسيمات التي يمكن أن تستمر عبر تصادمين ؛ وكاشف LHCb ، الذي يجمع الآن 10 مرات بيانات أكثر مما كان عليه من قبل ، سوف يبحث عن فواصل في التناظرات الأساسية للكون وعن تفسيرات سبب احتواء الكون على مادة أكثر من المادة المضادة.
متعلق ب: يكتشف الفيزيائيون جسيمًا لم يسبق له مثيل جالسًا على سطح طاولة
وفي الوقت نفسه ، سيتم تشغيل كاشف ALICE لدراسة تصادمات الأيونات عالية الطاقة ، والتي سيكون هناك زيادة بمقدار 50 ضعفًا في تلك المسجلة مقارنة بالتشغيلات السابقة. عند تحطيم الأيونات معًا ، تنتج الأيونات – النوى الذرية التي تُعطى شحنة كهربائية عن طريق إزالة الإلكترونات من غلافها المداري – حساءًا بدائيًا دون ذريًا يسمى بلازما كوارك-غلوون ، وهي حالة من المادة لم تكن موجودة إلا خلال الميكروثانية الأولى بعد الانفجار العظيم.
بالإضافة إلى هذه الجهود البحثية ، ستقوم مجموعة من المجموعات الأصغر بالتحقيق في جذور ألغاز فيزيائية أخرى من خلال التجارب التي ستدرس الدواخل الداخلية للبروتونات. التحقيق في سلوك الأشعة الكونية؛ والبحث عن أحادي القطب المغناطيسي طويل النظرية ، وهو جسيم افتراضي عبارة عن مغناطيس معزول بقطب مغناطيسي واحد فقط. يضاف إلى هاتين التجربتين الجديدتين ، المسماة FASER (تجربة البحث المتقدم) و SND (كاشف التشتت والنيوترينو) ، والتي أصبحت ممكنة من خلال تركيب كاشفين جديدين أثناء إغلاق المسرع مؤخرًا. سوف يقوم FASER بالبحث عن الجسيمات شديدة الضوء والضعيفة التفاعل ، مثل النيوترينوات والمادة المظلمة ، وسيبحث SND حصريًا عن النيوترينواتوهي جسيمات شبحية يمكنها السفر عبر معظم المادة دون التفاعل معها.
أحد علماء فيزياء الجسيمات متحمسون بشكل خاص للبحث عنه هو الأكسيون الذي طال انتظاره ، وهو جسيم افتراضي غريب لا ينبعث منه الضوء أو يمتصه أو يعكسه ، وهو أحد المشتبهين الرئيسيين فيما تتكون منه المادة المظلمة.
ومن المقرر أن تستمر هذه الجولة الثالثة من المصادم LHC لمدة أربع سنوات. بعد ذلك الوقت ، ستتوقف الاصطدامات مرة أخرى لمزيد من الترقيات التي ستدفع المصادم إلى مستويات أعلى من القوة. بمجرد ترقيته وبدء تشغيله مرة أخرى في عام 2029 ، من المتوقع أن يلتقط المصادم LHC عالي اللمعان 10 أضعاف بيانات الدورات الثلاثة السابقة مجتمعة.
نُشر في الأصل على Live Science.
“متعطش للطعام. طالب. متحمس محترف للزومبي. مبشر شغوف بالإنترنت.”
More Stories
صاروخ فالكون 9 التابع لشركة سبيس إكس يتوقف قبل إطلاقه ملياردير في مهمة خاصة
بقرة بحرية ما قبل التاريخ أكلها تمساح وسمكة قرش، بحسب حفريات
إدارة الطيران الفيدرالية تطلب التحقيق في فشل هبوط صاروخ فالكون 9 التابع لشركة سبيس إكس