برخورددهنده هادرونی بزرگ در مرکز سرن تا سال ۲۰۳۰ خاموش شد_آفتاب وطن

برخورددهنده هادرونی بزرگ (LHC)، بزرگ‌ترین و قدرتمندترین شتاب‌دهنده اتم جهان در سازمان CERN، داخل یک دوره خاموشی چهارساله شده است تا به کارآمدترین و قدرتمندترین نسخه خود تا به امروز تبدیل شود.

این شتاب‌دهنده ذرات در روز دوشنبه تازه خاموش شده و مطابق برنامه‌ریزی‌ها، در سال ۲۰۳۰ با نام «برخورددهنده هادرونی بزرگ با درخشندگی بالا» (HiLumi LHC) مجدد به چرخه فعالیت بازخواهد گشت. این ارتقا به دستگاه اجازه می‌دهد تا تقریباً ۱۰ برابر ذرات بیشتری نسبت به طراحی اولیه خود به یکدیگر بکوبد. داده‌های حاصل از این فعالیت می‌تواند به اکتشافات جدیدی در فیزیک بنیادی پشتیبانی کند و ابعاد تازه‌ای از ماهیت ماده تاریک، پادماده و جهان اولیه را روشن سازد.

از زمان نخستین برخورد پیروزی‌آمیز پروتون در سال ۲۰۰۹، شتاب‌دهنده LHC به فیزیکدانان اجازه داده است تا نظریه‌های مربوط به فیزیک ذرات و مدل استاندارد جهان کوچک‌تر از اتم را آزمایش کنند. این دستگاه برای کشف بوزون هیگز (Higgs boson) در سال ۲۰۱۲ حیاتی می بود؛ ذره‌ای که به فهمیدن چگونگی جرم‌دار شدن ذرات بنیادی کوچک پشتیبانی کرد. این شتاب‌دهنده در یک تونل دایره‌ای شکل به طول ۲۷ کیلومتر در مرز بین فرانسه و سوئیس در نزدیکی ژنو قرار دارد.

کشف اسرار ماده تاریک با نسخه تازه برخورددهنده هادرونی بزرگ

خاموشی جاری، سومین توقف طویل‌زمان و برنامه‌ریزی‌شده در فعالیت این برخورددهنده است. اولین توقف که یک دوره دوساله می بود و در سال ۲۰۱۳ اغاز شد، اتصال بین آهنرباهای ابررسانا را تحکیم کرد و انرژی پرتوهای پروتون برخوردکننده را افزایش داد. توقف دوم نیز از سال ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۲ به طول انجامید و شامل مجموعه‌ای از ارتقاها، معاوضه قطعات و تعمیرات پیشگیرانه می بود.

در دوره خاموشی جاری که «خاموشی طویل ۳» (LS3) نامیده می‌شود، متخصصان ارتقاهایی را برای افزایش ۱۰ برابری درخشندگی برخورددهنده اعمال خواهند کرد. این کار تعداد برخوردهای ذرات را افزایش می‌دهد و تعداد دفعاتی را که ذرات به یکدیگر برخورد می‌کنند، در قیاس با ساختار جاری تقریباً سه برابر می‌کند. وقتی که نسخه نهایی این شتاب‌دهنده ذره‌ای آنلاین شود، تا آخر عمر عملیاتی خود در دهه ۲۰۴۰ کار خواهد کرد و بعد از آن، برای جایگزینی با یک شتاب‌دهنده ذره‌ای تازه با انرژی بالاتر کنار گذاشته می‌شود.

این پیشرفت به این معنی است که آزمایش‌ها داده‌های زیاد بیشتری تشکیل خواهند کرد و به دانشمندان اجازه خواهند داد اتفاق‌های شناخته‌شده همانند بوزون هیگز را با جزئیات زیاد تر مطالعه کنند و شانس مشاهده رویدادهای نادر را افزایش دهند. به‌گفتن مثال، انتظار می‌رود HiLumi LHC در طول عمر حدوداً ده ساله خود نزدیک به ۳۸۰ میلیون بوزون هیگز تشکیل کند، درحالی‌که این رقم تا به امروز ۵۵ میلیون بوده است.

این داده‌ها می‌توانند به دانشمندان در حل مشکلات مدل استاندارد پشتیبانی کنند؛ مدلی که اکنون ماده تاریک یا انرژی تاریک (اشکال مهم جرم و انرژی در جهان) را در خود جای نداده است.

اگرچه LHC در طول دوره خاموشی هیچ ذره‌ای را به یکدیگر نخواهد کوبید، اما پژوهشگران به تحلیل داده‌هایی که پیش از این در طول آزمایش‌ها و در پنجره عملیاتی قبلی جمع‌آوری شده‌اند، ادامه خواهند داد. با وجود این که مقصد مهم LHC تحقیقات فیزیک بنیادی است، فناوری‌های مورد منفعت گیری برای ترقی این برخورددهنده می‌توانند راه خود را به زندگی روزمره باز کنند. به گفتن مثال، برخی از ابزارها و تکنیک‌هایی که در ابتدا در سرن گسترش یافته‌اند، اکنون در تصویربرداری پزشکی، حسگرها و ترمیم آثار هنری منفعت گیری خواهد شد.