جمعه, ۱ تیر, ۱۴۰۳ / 21 June, 2024
مجله ویستا

بزرگترین شتابدهنده دنیا


بزرگترین شتابدهنده دنیا
واژه سرن-CERN را اولین بار شاید حدود دو سال پیش از زبان معاون پژوهش وزارت علوم، تحقیقات و فناوری شنیدم. «سرن»، مركز تحقیقات هسته ای اروپا، و پروژه «سرن» طرح ساخت بزرگترین شتاب دهنده دنیا توسط این مركز است. در پروژه سرن، حدود ۲۰۰۰ مهندس و فیزیكدان از بیش از ۳۰ كشور جهان، منجمله جمهوری اسلامی ایران پیرامون انجام یك فعالیت آزمایشگاهی مشترك گردهم آمده اند، كه اگر در پرتو این همكاری مشترك، دانشمندان به كشفی جدید نائل شوند، برنامه همه كشورهای مشاركت كننده پروژه ثبت خواهد شد.بسیاری از صاحبنظران و متخصصان امر تجربه مشاركت در این پروژه عظیم جهانی را برای كشورمان، یك افتخار بزرگ علمی دانسته و به نتایج آن امیدوارند. نظر به اهمیت این طرح گزارشی از كم و كیف اجرایی و نقش ایران در آن تهیه كرده ایم كه در پی می آید:
نكاتی چند در باب CERN
سرن یا مركز تحقیقات هسته ای اروپا، یك مؤسسه علمی و پژوهشی بین المللی در ژنو است كه نزدیك به ۶۰ سال از تأسیس آن می گذرد. بیشتر اعضای سرن را كشورهای اروپایی تشكیل می دهند و بودجه این مؤسسه را نیز همین كشورها تأمین می كنند.
شتابدهنده «سرن»
شتابدهنده سرن یكی از بزرگترین شتاب دهنده های دنیاست كه هم اكنون به میزبانی كشور سوئیس در حال ساخت است و قرار است تا سال ۲۰۰۷ كار احداث آن با ۲۷ كیلومتر محیط، به پایان رسد. در این پروژه كشورهای آمریكا، ژاپن و ممالكی چون هند، تركیه، ایران و پاكستان پیرامون انجام یك فعالیت آزمایشگاهی مشترك گردهم آمده اند. هزینه ساختمانی كه این شتابدهنده در آن نصب می شود. به تنهایی حدود ۵۰۰ میلیون فرانك سوئیس و كل هزینه های ساخت و سایر آزمایش های مربوطه، به رقمی حدود ۱۰ میلیارد یورو بالغ می شود. در حال حاضر آزمایشگاه های لازم برای مطالعات ذرات نیازمند شتاب دهنده های عظیمی است كه ساخت آنها چه از نظر زمانی و چه از لحاظ فنی از توان یك كشور خارج است. دستگاهی كه در سرن ساخته می شود، ال.اچ.سی(Large Hadron Collider) با برخورددهنده بزرگ درون ها است و هدف آن شناخت اجرام ماده در حدفاصل ۱۰ به توان منفی ۲۳ سانتیمتر، آزمون نظریه استاندارد ذرات، كشف اجزای یافت نشده مدل استاندارد، آزمون نظریه های ابرتقان و نظریه های وحدت بزرگ است. دو آشكارساز بسیار بزرگ سی.ام.اس(Compact Muon solonoid) و اتلس(ATLas) نیز در حال ساخته شدن هستند تا بر روی ال.اچ.سی نصب شوند. آشكارساز سی.ام.اس به منظور مطالعه در خواص ذرات در انرژی بالا طراحی شده است. ذرات پروتون و پادپروتون توسط آهنربایی بسیار قوی به صورت باریك های شتاب می گیرند و با هم برخورد می كنند. در این فرایند، علاوه بر ذراتی كه آنها را می شناسیم، ممكن است ذرات جدیدی تولید شود كه براساس نظریات موجود انتظارشان را داشته ایم. البته در مراحل بعدی می توانیم خواص این ذرات، جرم یا بار الكتریكی آنها را اندازه گیری كنیم. انرژی به وجود آمده از این عمل می توان باعث تولید مواد جدید و ذرات بنیادی باشد كه یا ما آنها را می شناسیم و از وجودشان آگاه هستیم و یا می توانیم به دنبال ذرات جدیدی باشیم كه شاید وجود داشته باشند. چراكه نظریه های مختلف موجودات كه احتمال وجود ذرات بنیادی مختلف را نشان می دهند. این ذرات را می توان با تصادم این دو ذره پروتون به وجود آورد و تلاش كرد تا آنها را كشف، جرمشان را اندازه گیری و اگر دارای بار مغناطیسی باشند آنها را نیز اندازه گیری كرد.
روی این شتابگر چهارم آزمایش مختلف صورت می گیرد كه یكی از آنهاC.M.S است. شتابگر L.H.C ، كه بزرگترین شتابگر دنیا محسوب می شود در مركز تحقیقات هسته ای اروپا، در حال ساخت است. هدف از ساخت این شتابگر عظیم، كشف یك ذره بنیادی به نام «هیگز» است كه فیزیكدانان ذرات بنیادی آن را پیشگویی كردند. تمامی ذرات بنیادی دیگر، از جمله كوارك ها، از این ذره به وجود آمده است. برای كشف این ذره باید شرایطی نظیر ابتدای آفرینش عالم در آزمایشگاه به وجود آورد. درواقع در این شتابگر پروتونها به حدی شتاب می گیرند، كه انرژی كافی برای فراهم آوردن این شرایط را به دست آورند. سپس در محل آشكارسازی به نام سی.ام.اس، با یكدیگر برخورد می كنند و می شكنند تا ذره «هیگز» به وجود آید.
ایران در «سرن»
ایران در ژوئن ۲۰۰۱ رسما به عضویت این پروژه درآمد و از همان زمان در ساخت تجهیزات آشكار سازها مشاركت كرد. در چارچوب قرارداد همكاری، ایران مشاركت در آزمایش سی.ام.اس را پذیرفت.بر این اساس، ایران مسئولیت ساخت میز بسیار بزرگی را كه قرار است آشكارسازها بر آن نصب شوند را پذیرفت. این میز باید بتواند قطعاتی به وزن حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰ تن را تحمل كند كه اجزای آن با فاصله میلیمتری از یكدیگر باز و بسته می شوند. این میز در حقیقت یك دستگاه مكانیكی با تولرانس بسیار بالا به شمار می رود كه هزینه ساخت آن نیز برعهده ایران است. دكتر محمد محمدی، متخصص فیزیك ذرات بنیادی و سرپرست گروه سازنده شتاب دهنده سرن در ژنو، كه از طرف دانشگاه فلوریدا این مأموریت را عهده دار شده است در این زمینه می گوید:«برای ایران، موضوع اصلی فعالیت های پژوهشی از این قبیل، دستیابی به منافع اقتصادی آنی نیست، بلكه منفعت اصلی، دستاوردهای علمی است كه از طریق مشاركت در یك پروژه علمی بین المللی، آن هم در بالاترین سطح پژوهش در حوزه فیزیك ذرات بنیادی نصیب كشورمان می شود.» سرن چه از لحاظ فناوری و چه از نظر مطالعات نظری یكی از بالاترین سطوح علمی را داراست و هر كشوری افتخار می كند كه سهمی در اجرای این پروژه داشته باشد، خوشبختانه پس از موفقیت در طراحی این میز، ساخت دو سیلندر مكانیكی بزرگ نیز كه به صورت پوشش، آشكارساز را دربرمی گیرند، به ایران واگذار شد. ساخت این سیلندرها به طراحی بسیار ظریف و دقیقی نیاز دارد و به لحاظ فناوری در سطح بالایی قرار دارد. هزینه ساخت این دو سیلندر، كه به همراه هزینه ساخت میز یك میلیون دلار برآورد می شود را نیز ایران می پردازد و دستگاه ها پس از تكمیل شدن تحویل سی.ام.اس خواهند شد. در حال حاضر، هفت پژوهشگر و دو دانشجوی ایرانی در سرن مشغول به كار هستند و دانشجوی سومی نیز انتخاب شده است كه طی چند ماه آینده عازم مؤسسه سرن خواهد شد. این دانشجویان در حال گذراندن دوره دكترا در رشته فیزیك ذرات بنیادی هستند و برای انجام پایان نامه های خود به سرن می روند. دكتر حسام الدین ارفعی یكی از مسئولان پروژه سرن در كشورمان در گفت وگویی با همشهری درخصوص چگونگی پیشرفت آن می گوید: بخش اعظم امور فنی انجام شده و كار با موفقیت پیشرفته است و امیدواریم اسفندماه میز ساخته شده را تحویل دهیم. در این بخش با همكاری خوب مهندسان و شركت مجری مشكل خاصی ایجاد نشد.وی با اشاره به اهمیت بخش علمی مشاركت ایران در این پروژه می گوید: در حال حاضر برای مشاركت علمی در این پروژه كه به مراتب مهمتر از بخش فنی آن است، سه پژوهشگر ایرانی اعزام شده اند و همكاری علمی در این پروژه عظیم، در كنار دانشمندان برجسته دنیا، به منزله سهیم شدن كشور ما درعلم تراز اول جهان خواهد بود. وی گفت: تاكنون برای انجام امور فنی این پروژه در ایران، حدود ۴۰۰ میلیون تومان هزینه شده و پیش بینی می شود كل مخارج آن به ۶۰۰ میلیون تومان بالغ گردد. وی افزود: البته كمك ایران به این پروژه در مقابل كشوری مثل پاكستان كه تنها یك قلم ۵ میلیون دلاری به جز سهم خودش (كه دو برابر ایران بوده) بوده است، رقم ناچیزی است.
منبع : شبکه فیزیکی هوپا