آموزش و تحقيقات
LHC مرز سوئیس و فرانسه را در 4 نقطه قطع می كند ، اما اكثر آن در فرانسه قرار دارد. ساختمان روی سطح زمین تجهیزات فرعی مانند فشرده ساز ها ، تجهیزات تهویه ، الكترونیك های كنترل و دستگاه های خنك كننده را دارا می باشد. تونل برخورد دهنده دارای دو لوله های پرتوی مجاور موازی كه در چهار نقطه تقسیم می شود و هر كدام یك پرتو پروتونی را حمل می كنند و در دو جهت مخالف حركت می كنند هستند. 1232 دوقطبی مغناطیسی پرتو را در مسیر دایره ای خود نگه می دارند ، در حالی كه 329 چهار قطبی معناطیسی به تمركز پرتو كمك می كنند تا شانس برخورد بین دو ذره را در 4 نقطه اشتراكی كه پرتو ها از آن عبور خواهند كرد ، 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 كلوین LHC را به بزرگترین تجهیزات برودتی در جهان در دمای هلیوم مایع ساخت. یك یا دو باز در روز در حالی كه پروتون ها از 450 گیگا الكترون ولت تا 7 ترا الكترون ولت شتاب میگرفتند ، مغناطیس دو قطبی های ابرهادی از 0.54 تا 8.3 تسلا افزایش می یافت. هر پروتون 7 الكترون ولت انرژی خواهد داشت و انرژی برخورد 14 ترا الكترون ولت ( 2.2 میكروژول ) خواهد داد. در این انرژی پروتون ها ضریب لورنز حدود 7500 و سرعتی معادل 99.999999 % سرعت نور خواهند داشت. كمتر از 90 میلی ثانیه طول می كشد تا پروتون یك بار به دور حلقه مركزی بچرخد – سرعتی معادل 11000 دور در ثانیه . پروتون ها سریع تر از پرتو های متوالی در 2808 دسته با یكدیگر دسته بندی می شوند بنابراین برخورد دو پرتو در مدت مجزا نه كمتر از 25 نانو پانیه رخ خواهد داد. هنگامی كه برخورد دهنده برای اولین بار انجام ماموریت می كند ، با شاخه های كمتری عمل خواهد كرد كه مدت 75 نانو ثانیه ای خواهد داشت. شاخه ها سرانجام آنچنان زیاد خواهند شد كه دسته نهایی در مدت 25 نانو ثانیه عبور خواهد كرد.
جمعه 29/6/1387 - 15:28
آموزش و تحقيقات
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 كه این شتاب دهنده بر آن است كه پرتوهای خلاف جهت هم پروتون با انرژی جنبشی زیاد را به یكدیگر برخورد دهد. هدف اصلی آن تحقیق صحت و محدودیت مدل استاندارد ، تصویر نظریه ی كنونی فیزیك ذرات ، است. این نظریه وجود دارد كه برخورد دهنده حیات بوزون های هیگز را تائید می كند ، مشاهداتی كه پیش بینی و حلقه های گمشده ی مدل استاندارد را تائید می كند و می تواند توضیح دهد كه چگونه ذرات ابتدائی می توانند ویژگی هایی مانند جرم را حاصل كنند.LHC توسط موسسه اوروپایی تحقیقات هسته ای ( CERN ) ساخته شد و در زیر مرز فرانسه – سوئیس نزدیك ژنو سوئیس قرار دارد.LHC با همكاری بیش از 8000 فیزیك دان از بیش از 85 كشور جهان مشابه صد ها دانشگاه و آزمایش گاه سرمایه گذاری و ساخته شده است .LHC در حال عمل هست و اكنون 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 اكتبر كه LHC به طور رسمی آشكار 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 امكان 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 یك تونل دایره ای شكل با محیط 27 كیلومتر و عمق بین 50 تا 175 متری زمین قرار دارد. عمق 3.8 متری در خط لوله بتونی كه در سال 1983 تا 1988 ساخته شده به عنوان مكان برخورد بزرگ الكترون-پوزیترون در نظر گرفته شده است.
جمعه 29/6/1387 - 15:27
آموزش و تحقيقات
در نظر گرفتن تعداد محدود نواحی ناهمگن آسمان ، هسو و زی محاسبه می كنند كه این پیغام می تواند محتوی 100.000 بیت (bit) اطلاعات باشد. برای مثال یك چنین پیغامی ممكن است قوانین بنیادی فیزیك را آشكار كند. پژوهشهای فعلی مانند كاوشگر ویلكینسان «كه دمای پرتو این پس زمینه را با دقت بالائی اندازه می گیرد» تفكیك زاویه ای و حساسیت كافی برای ردگیری نوسانات حرارتی محدودی كه این پیغام را رمزگذاری كردند را در اختیار ندارند. اما تجهیزات آینده ممكن است توانائی انجام این كار را داشته باشند. این فیزیكدانها اصرار دارند كه دانشمندان داده های بعدی مربوط به پس زمینه ریز موج را برای یافتن الگوهای احتمالی تجزیه و تحلیل كنند. داگلاس اسكات و جیمز زیبین از دانشگاه بریتیش كلمبیا در كانادا طی مقاله ای دیگر كه در مجله اختر فیزیك منتشر شد می گویند كه هسو و زی مقدار اطلاعات رمزگذاری شده در پس زمینه ریزموج را زیاد بر آورد كردند. هسو در پاسخ می گوید « هر دو گروه قبول دارند كه یك پیغام كیهانی در پس زمینه ریز موج رمزگذاری شده است. اما بر سر مقدار حجم این اطلاعات با هم اختلاف نظر دارند.»
چهارشنبه 27/6/1387 - 22:53
آموزش و تحقيقات
اگر خلقت كیهان آگاهانه و هدفمند است ، آیا خالق پیغامی از خود بجای گذاشته كه بواسطه آن بتوان به رمز آفرینش هستی پی برد؟ طی مقاله ای كه توسط استفان هسو فیزیكدان دانشگاه اوریگان و آنتونی زی فیزیكدان دانشگاه كالیفرنیا (سانتا باربارا) در مجله اختر فیزیك چاپ شد یك ایده در این مورد مطرح كردند: اخترشناسان می توانند در میان پس زمینه ریز موج كیهانی (cosmic microwave background) كه پژواك مهبانگ است بدنبال پیغامی از خالق باشند. این فیزیكدانان می گویند تحقیق ما با طرح این پرسش كاملاً علمی كه در واقع اگر پیغامی وجود داشته باشد این پیغام و واسطه آن چیست سعی در پاسخ به آن دارند. هسو و زی می گویند خالق ناحیه انبساط را بگونه ای میزان و تنظیم كرده تا یك پیام دوگانی را در نقاط گرم و سرد پس زمینه ریز موج كیهانی رمزگذاری كند. ناحیه انبساط منطقه ای كه مسئول انبساط كیهان اولیه است. این دو دانشمند می گویند كه پس زمینه ریز موج مانند "تابلوئی بسیار بزرگ در گستره آسمان است" كه برای تمامی تمدنها در تمامی كهكشانها قابل رویت است. به دلیل اینكه مناطق مختلف كیهان آنقدر از هم فاصله دارند كه نمی توان تصور كرد ارتباط آنها بطور اتفاقی صورت گرفته بنابراین فقط یك خالق یكتا می تواند پیغامی را در این پس زمینه قرار دهد كه برای تمامی تمدنها قابل ردگیری باشد.
چهارشنبه 27/6/1387 - 22:52
آموزش و تحقيقات
آنها یك " پیژامه پارتی " LHC با پوشاك تزئین شده و كلاه های كاغذی در انتها ترتیب ددند و لیوانی برای سلامی به دوستان فیزیكدانشان بالا بردند.مدیر CERN ، رابرت آیمار ، گفت كه آن روز " تركیبی از لذت و امید " در مسیری قبل از شروع به كار بسیار جدی و مهم به ارمغان آورد.زمان كوتاهی بعد از 8:30 صبح به وقت انگلیس ( 7:30 گرینویچ ) ، اولین ذرات - پروتون ها – به تونل واقع در سرپرستی موسسه اروپایی تحقیقات هسته ای كه با اختصار فرانسوی اش CERN نامیده می شود ، تزریق شدند . دكتر لین ایوانس ولزی كه عهده دار روشن كردن بزرگترین تجربه تاریخ است ( اهل ولز بریتانیا ) دراتاق كنترل LHC ، گفت : ما پرتویی در LHC داشتیم.
وی می گوید : این یك نمایش كوچك است. بعد از تزریق پرتو بدست آوردن اطلاعات تنها 5 ثانیه طول می كشد.
هر مرحله در عبور پروتون از این حلقه 17 مایلی توسط نقطه ایروی صفحه چشمك می زند. دكتر اوانز می شمارد : پنج، چهار ، سه ، دو ... یك ... صفر. او می گوید: هیچ چیز. خالی شد .
یك لحظه بعد ، یك نقطه روی صفحه چشمك می زد در حالی كه تشویق هایی پیاپی به دنبال آن بود.كمتر از یك ساعت بعد ، پس از اینكه موانع جذب شونده یكی یكی جذب شدند تا به پرتو اطراف حلقه اجازه دهند تا آن ها هدفشان را تصحیح كنند ، اولین ذرات اولین آزمایش را با سرعت نزدیك به نور به اتمام رساندند. دانشمندان برجسته وقتی اولین ذرات maiden- دوره ای در جهت عقربه های ساعت- خود را به دور حلقه آزمایشگاه به اتمام رساندند و در حالی به نمایش در آمدند كه این نمایش ابتدایی نشان داد كه تمام هشت بخش ماشین میتوانند به عنوان یك بخش به كار بپردازند، فریاد كشیدند و دست زدند. آزمایشات پیشین ، ذرات را به قسمت های ماشین می فرستاد و مغناطیس های بزرگ – كه ذرات را در گردش در تونل بین مرز های فرانسه-سوئیس هدایت می كنند- را آزمایش می كرد. دكتر دیوید سانكی از آزمایشگاه آپلتون رادرفورد در آكسفورد این چنین گفت : این مانند تعویض یك موتور قبل از آغاز شروع به كار آن هست.و این واقعیت است.
چهارشنبه 27/6/1387 - 22:48
آموزش و تحقيقات
" این می تواند محاسبات بسیار پیچیده ای به دنبال داشته باشد. داشتن دو آشكارساز بسیار متفاوت كه زمینه علمی یكسانی دارد به تو این اطمینان را میدهد كه نمی توانی یك نوسان یا اثر سیستمی بر روی آشكارسازت مشاهده كنی.
پروفسور ناش میگوید: ما هر دو می دانیم كه قرار است نتایجی بدست آوریم. ما هر دو تمام قابلیتهایمان را به كار می بریم. از طرف دیگر ، 1000 ها نفر مثل ما بر روی این پروژه كار می كنند كه نگه داری رازها از همدیگر سخت خواهد شد.
رقبا انتظار دارند كه اطلاعات كافی برای مطمئن شدن از مشاهده هیگز ها را تا سال 2010 بدست آورند.قبل از آن ، در دورنمای ناشناخته چرخش انرژی آنها منفجر می شوند ، آن ها می توانند شواهدی برای تئوری ابرتقارن كه فرض می كند اعضای شناخته شده ذرات زیر-اتمی به همتای موازی ارتباط دارند، بیابند. شاید چند تا از این ذرات ابر متقارن یا " " گزارشی از "ماده سیاه" كه منجمان قادر به مشاهده آن نیستند اما به خاطر نیروهایی گرانشی كه بر روی ساختار قابل رویت جهان اعمال می كند در وجود آن ها شكی ندارند ، بدست دهد. این كشف می تواند سرآغاز كوشش برای ایجاد تئوری جدیدی به نام تئوری رشته ای باشد. دانشمندان این تئوری را زیباتر و جذاب تر از نظریه ی استاندارد كنونی برای نیرو ها و ذرات جهان ، میدانند. پروفسور باترورس می گوید : ابرمتقارن ها یكی از چیزهای حتمی است كه اگر خوش شانس باشیم قبل از كریسمس مشاهده خواهیم كرد .
پروفسور ناش اضافه می كند : این می تواند منظره دیدنی باشد.
برخورد دهنده اتمی فرمیلاب بر اساس شیكاگو بر این باورند كه به دام انداختن هیگزبه طور رنج آوری نزدیك است. اما برپایی یك سمینار وب گاهی قبل از شروع به انجام كار CERN توسط رقیبان مركز CERN در آزمایشگاه فرمیلاب، باعث عدم بروز (خاموش شدن) هرگونه نظر حسادتمندانه در این امر گردید. چهارشنبه 27/6/1387 - 22:48
آموزش و تحقيقات
اگر موفق به كشف این ذرات شوند ، هیگز 79 ساله موفق به دریافت جایزه نوبل خواهد شد. در ادینبرگ جایی كه تئوری به ذهنش آمد این كشف را" بسیار محتمل " نامید. "هیگز"ها می توانند توضیح دهند كه چه چیزی جرم را بوجود می آورد و چگونه برخی اجسام از برخی دیگر پرجرمترند.یكی از جایزه گیران نوبل بعد از این كه ناشران وی از نامیدن كتابش با نام "ذرات خدایی ( Goddam particle ) " امتناع كردند به هیگز ها لقب بزرگ "ذرات خدا " را داد : همه بدون شك این را قبول داشتند كه آنها راحتترین ذره فیزیك است. گروهی كه بر روی دو آشكارساز با هدف عمومی ATLAS ( كه 1700 دانشمند روی آن كار میكردند ) و CMS ( كه 2000 نفر بر رویش كار می كردند) كار میكردند ، برای یافتن شواهدی از هیگز ها به رقابت می پردازند. انتظار می رود این تلاش در اوایل سال بعد زمانی كه ماشین به انرژی نهایت خود رسید به طور جدی آغاز شود. اگر بخواهیم این رقابت دوست داشتنی را نشان دهیم ، این آشكارساز ها در دو انتهای برخورد دهنده بزرگ اتمی كه به بزرگی خط دایره ای لندن است ، قرار دارند. پروفسور جاناتان باترورس كه نویسنده علمی سابق Telegraph برنده جایزه هم بود ، برای همكاریهای انگلیسی بر روی آشكارساز ATLAS كه 45 متر طول ، بیش از 25 متر ارتفاع و 7000 تن جرم ( به اندازه برج ایفل ) دارد ، گفت :در اینجا رقابت بسیار زیاد است.
پروفسور جردن ناش بر روی آشكار ساز CMS 12500 تنی كه اطراف یك میدان مغناطیسی قوی ساخته شد می گوید: ما می دانیم كه آشكارساز ما بهتر است اما وانمود می كنیم كه آن ها هم میتوانند ذرات هیگز را ببینند.
چهارشنبه 27/6/1387 - 22:48
آموزش و تحقيقات
نیرنگ دانشمندان برای مكانی در مسابقه جستجوی ذرات هیگزفیزیك ذرات بیش از 4.4 بیلیون یورو برای شتاب دهنده بزرگ هادرونی خرج كردند تا به گمراه كننده ترین سوالات در مورد ماهیت جهان ، اساس جرم و سرنوشت پادماده ها در كیهان پاسخی دهند.رقابت برای كشفیات متوالی كه انتظار می رود ظاهر فیزیك را عوض كند ، حتی در بین 10000 دانشمندی كه در این پروژه شركت می كنند ، به طور جدی است. هنگامی كه تمام شرایط برای برخود اول مهیا باشد – انتظار می رود ظرف مدت یك ماه – LHC دو پرتو موازی ذرات را یكی در جهت عقربه های ساعت و دیگری خلاف جهت آن به دور تونل 17 مایلی دایره ای می چرخاند. مغناطیس های ابرهادی كه تا نزدیك دمای مطلق – كمترین دمای ممكن - سرد شده اند، پرتوها را به سمت خلا بسیار زیاد هدایت می كنند بنابراین آن ها درون چهار حفره كه شامل آشكارسازهای- چشمان ماشین كه ریزش تششعات رادیواكتیو برخورد را تجزیه میكند - بزرگی است ، همگرا می شوند .هنگامی كه سرانجام ماشین آغاز به كار كرد ، به دلیل اینكه هنوز طرح هایی برای تقویت قدرت ماشین وجود دارد ، به اندازه 70 درصد كل طراحی اش عمل كرد.برخورد به طور خلاصه دمایی 100000 باز گرم تر از خورشید تولید خواهد كرد .سریعا وضعیت با با آنچه سریعا بعد از انفجار بزرگ رخ داد و جهان را 13.7 بیلیون سال پیش بوجود آورد ، عوض می شود .در این وضعیت قابل رویت بسیار كهن ، ذرات جدید می تواند در كمین باشد. در بالای لیست مواد مورد انتظار بوزون های هیگز – كه بعد از تولد پروفسور هیگز بازنشسته ی نبوكاستل نامگذاری شد- كه وجود آن ها در تئوری در سال 1964 پیشنهاد داده شد ، هستند.
چهارشنبه 27/6/1387 - 22:43
آموزش و تحقيقات
تجزیه وتحلیل های اضافی توسط دانشمندان نشان می دهد كه هنگامی كه تاثیرات گرانشی میماس، كمان های آنته، میماس و حلقه ی جی را درجا نگه می دارد، موادی كه بهمراه قمرهای پالن ،جانوس و اپیمتوس در مدار حركت می كنند و دركنترل چنین نیروهای قوی تشدید شده ای نیستند و آزادند تا با گسترش به دور سیاره حلقه های كامل بدون كمان ایجاد نمایند. ارتباط های پیچیده بین كمان های حلقوی و قمرها تنها یكی از چندین سازوكاری است كه در سیستم زحل وجود دارد. عضو تیم عكسبرداری كاسینی پروفسور مورای از دانشگاه كوئین مری لندن گفت: " مثال های متعددی در سیستم زحل وجود دارد از قمرهایی كه ساختارهایی را در حلقه ها ایجاد می كنند و مدار سایر قمرها را مختل می سازند. درك این فعل و انفعالات و یادگیری در مورد منشاشان به ما كمك می كند تا آنچه را در تصاویر كاسینی می بینیم قابل فهم كنیم.
چهارشنبه 27/6/1387 - 22:34
آموزش و تحقيقات
دانشمندان براین باورند كه كمان حلقوی كم فروغ آنته و متون به نظر شمال مواد كنده شده از این دو قمر كوچك در اثر برخورد شهابسنگ های كوچك باشد.این مواد به دلیل رزونانس های گرانشی در طول راه به دور زحل پخش نمی شود تا یك حلقه را تشكیل دهد. این تعامل مواد را در محدوده ای كم پهنا در طول مدارهای این قمرها محدود می كند.این اولین كشف دررابطه با كمانی از مواد به دور آنته است.كمان متون اخیرا توسط كاسینی بوسیله ی ابزار تصویربرداری مگنتوسفری كشف شده بود،اما تصاویر جدید وجودش را تایید می كنند. تصاویر قبلی كاسینی حلقه های كم نوری را در ارتباط با قمرهایی كوچكی كه هم در داخل و هم در نزدیكی مجموعه ی حلقه های اصلی نشان می دهند از قبیل پن، جانوس، اپیمتوس و پالن.كاسینی همچنین قبلا كمانی را در حلقه ی جی،یكی از حلقه های اصلی و كم نور زحل مشاهده كرده است. متیو هدمن از اعضای تیم عكسبرداری كاسینی از دانشگاه كرنل در ایتاكای نیویورك گفت: احتمالا سازوكار مشابهی مسبب ایجاد كمان در حلقه ی جی است. هدمن و همكارانش در تیم عكسبرداری كاسینی اخیرا به این نتیجه رسیدند كه كمان حلقه ی جی به وسیله ی رزونانسی گرانشی با میماس ابقا می شود. بسیار شبیه به كمان های قمرهای كوچك. هدمن گفت" در واقع كمان آنته ممكن است شبیه به باقی مانده هایی باشد كه ما در كمان حلقه ی جی، كه در آن بزرگترین ذرات كاملا قابل مشاهده اند، مشاهده می كنیم. كسی ممكن است حتی فكركند كه اگر آنبه خرد شده است، بقایایش احتمالا ساختاری بسیار شبیه حلقه ی جی را شكل دهند.
چهارشنبه 27/6/1387 - 22:34
