اژدهاي خفته کي بيدار مي شود؟

[SonBol]

اژدهاي خفته کي بيدار مي شود؟

نگاهي به دشواري هاي بهره برداري از
بزرگ ترين آزمايشگاه فيزيک جهان

مهندسان سرن اميدوارند سامانه اخطار اوليه که در برخورددهنده بزرگ هادرون (LHC) نصب شده است، بتواند از وقوع حادثه هاي ناخواسته پيشگيري کند. سال گذشته وقوع يک حادثه باعث شده بود اين دستگاه در آستانه آغاز به کار خاموش شود. سپتامبر سال گذشته (شهريور) نشت هليم (که در نتيجه اتصال هاي معيوب بين مغناطيس ها به وجود آمد) شروع به کار اين دستگاه و انجام آزمايش هاي علمي را بيش از يک سال به تاخير انداخت. با اين همه مسوولان اين آزمايشگاه تصميم دارند اين برخورددهنده را در نيمه نوامبر سال جاري (آبان) يک بار ديگر روشن کنند.
اين آزمايشگاه بزرگ فيزيک درون يک تونل دايره يي 27 کيلومتري در مرز فرانسه و سوئيس و نزديکي ژنو قرار دارد. برخورددهنده بزرگ هادرون دو پرتو از ذرات را به سمت يکديگر مي فرستد تا با سرعت بسيار زياد و نزديک به سرعت نور با هم برخورد کنند. دانشمندان اميدوارند ذرات جديدي را در تکه ها و قطعه هاي حاصل از اين برخورد بيابند تا بتوانند به نگرش بنيادي و جديدي درباره ماهيت کيهان و چگونگي تشکيل آن دست يابند.
�حلقه� برخورددهنده هادرون از هشت بخش مجزا تشکيل شده است. شش بخش از اين هشت بخش در دماي 9/1 کلوين (271- درجه سانتيگراد) قرار دارد که دماي لازم براي انجام فعاليت هاي آنها است. هم اکنون دانشمندان مغناطيس هاي سه بخش را تنظيم مي کنند تا آن را براي تزريق پرتوهاي پروتون به حلقه آماده کنند. مسوولان مي گويند مي توان تا نيمه دوم اکتبر (مهر) پرتوهاي کم شدتي را به برخورددهنده هادرون تزريق کرد. اين آزمون پرتوها به جاي آنکه در کل �حلقه� انجام شود، فقط در چند بخش از برخورددهنده انجام مي شود.
اگر همه چيز طبق برنامه از پيش تعيين شده جلو برود، اولين برخورد پرتوها پيش از پايان سال جاري انجام خواهد شد.


vتعمير تجهيزات
19 سپتامبر 2008 که با بروز يک مشکل فني در يکي از مغناطيس ها، يک تن از هليم مايع به تونل برخورددهنده هادروني سرازير شد، عمليات پژوهشي اين آزمايشگاه بزرگ فيزيک متوقف شد. سازمان اروپايي پژوهش هاي هسته يي (سرن) پس از انجام تحقيقات دريافت علت روي دادن چنين پديده يي بروز نقص فني الکتريکي در يکي از بخش هاي اتصال دهنده دو مغناطيس �ابررسانا� بود. برخورددهنده هادروني 1200 مغناطيس ابررسانا از اين نوع دارد که به ذرات موجود در تونل شتاب مي دهد.
ابررسانايي خاصيتي است که برخي از مواد ويژه در دماهاي بسيار کم از خود بروز مي دهند. اين مواد ابررسانا مي توانند بدون هيچ گونه مقاومت الکتريکي يا کاهش توان، جريان الکتريکي را از خود عبور دهند. عيب برخورددهنده هادروني زماني پيش آمد که مغناطيس ها گرم شدند و خاصيت ابررسانايي آنها از بين رفت. اين بار مهندسان سيستم طراحي شده براي حفاظت سخت افزارها در برابر چنين رويدادهاي ناخواسته يي را ارتقا دادند. براي اين کار لازم بود صدها آشکارساز جديد را در بخش هاي مختلف اين دستگاه نصب کنند. انتظار مي رود اين سيستم ارتقايافته تشخيص وضعيت ابررساني، بتواند علاوه بر انجام وظايف ديگر، در نمايش وضعيت اتصال هاي بين مغناطيس ها نيز خوب عمل کند.
جيان لوئيجي آردويني معاون بخش سخت افزاري برخورددهنده هادرون مي گويد؛ �اين ارتقا باعث مي شود بتوانيم پيوسته از وضعيت اتصال ها باخبر باشيم. هر وقت عيبي در اين سيستم مشاهده شود به طور خودکار برق رساني به مغناطيس ها متوقف مي شود تا از آسيب ديدن دستگاه ها پيشگيري شود.� جيمز گليز مدير روابط عمومي سرن مي گويد چنين اقداماتي مي تواند از روي دادن حادثه هايي همانند حادثه سال 2008 پيشگيري کند. وي مي گويد؛ �ما سال گذشته نمي توانستيم روي دادن چنين پديده يي را مشاهده کنيم.� وي در ادامه مي افزايد؛ �با نصب اين سيستم اخطاردهنده پيشرفته، زمان خاموشي دستگاه از يک سال به زماني حدود چند هفته کاهش مي يابد... ما نسبت به 12ماه پيش در وضعيت بسيار بهتري قرار داريم.�
آردويني مي گويد هم اکنون اين سيستم ارتقايافته مراحل آزمون خود را در يکي از بخش هاي برخورددهنده هادرون طي مي کند. سرن تاکنون براي تعمير برخورددهنده بزرگ هادرون (و از جمله ارتقاي سيستم حفاظت از مغناطيس ها) حدود 40 ميليون فرانک سوئيس (24 ميليون پوند) هزينه کرده است.


vفعاليت با انرژي کم
انتظار مي رود در پايان سال که برخورددهنده فعاليت خود را از سر مي گيرد، دستگاه ها با نصف توان طراحي شده خود فعاليت کنند. طبق برنامه ها، برخورددهنده با انرژي حدود هفت تريليون الکترون ولت کار مي کند، اما در اولين دوره فعاليت که چند ماه ديگر آغاز مي شود، اين دستگاه پروتون ها را با انرژي حدود 5/3 ميليون الکترون ولت به هم مي کوبد.
دو موضوع اصلي باعث مي شود سرن نتواند در آينده يي نزديک به هدف اصلي خود که فعاليت با توان هفت تريليون الکترون ولت است، دست يابد.
اول آنکه مهندسان دريافتند اتصال الکتريکي بين مغناطيس هاي برخورددهنده در صدها و حتي هزاران مورد، اشکال وجود دارد. گليز مي گويد؛ �اين موضوع باعث مي شود براي عبور ايمن جريان محدوديت هايي ايجاد شود.� اما مسوولان تصميم گرفتند تعمير همه قسمت هاي معيوب اتصال را به تعويق بيندازند. در عوض به مهندسان توصيه شده است در نوامبر که برخورددهنده کارش را دوباره آغاز کرد، از توان �ايمن� (که حدود پنج تريليون الکترون ولت است) تجاوز نکنند. نکته دوم اينکه با انجام آزمايش، عيب هايي در تعدادي از خود مغناطيس ها پيدا شده است. مغناطيس هاي برخورددهنده از ابتدا يک فرآيند �مقدماتي� را طي مي کنند. در اين فرآيند جريان برق برقرار مي شود تا مغناطيس ها سرد شود. پس از چندين مرتبه تکرار اين فرآيند، مغناطيس ها آماده مي شوند تا در شدت جريان مورد نظر کار کنند. پيش از اينکه اين مغناطيس ها را به زيرزمين و درون تونل برخورد دهنده ببرند، آزمايش کردند، اما زماني که آنها را در زيرزمين و درون تونل به يکديگر متصل کردند، ديدند که برخي از اين مغناطيس ها درست کار نمي کنند. گليز مي گويد؛ �به همين دليل نمي توانيم در اولين مرحله از آزمايش ها شدت جريان لازم را براي دسترسي به توان هفت تريليون الکترون ولت برقرار کنيم.� مهندسان اميدوارند بتوانند بين نوامبر سال جاري که اين برخورددهنده کارش را شروع مي کند و نوامبر 2010 که اين آزمايشگاه طبق برنامه از پيش تعيين شده دوباره خاموش مي شود، به توان پنج تريليون الکترون ولت دست يابند. مهندسان در مرحله بعد تلاش مي کنند مغناطيس ها را آماده و اتصال هاي معيوب را دوباره تعمير کنند تا برخورددهنده بتواند به حد نهايي برنامه ريزي شده خود يعني هفت تريليون الکترون ولت دست يابد.