سفر به لحظاتی پس از بیگ بنگ!

دوست دارید به لحظاتی پس ار بیگ بنگ سفر کنید؟ جایی که دانسیته ی انرژی و دما به طرز وحشتناکی بالاست؟ پس با دیپ لوک همراه باشید…لازم است قبل از بررسی خبر جدید؛ چند مورد را توضیح دهم. اجازه دهید از LHC شروع کنم. احتمالا بسیاری از شما، این نام را شنیده اید. LHC مخفف rLarge Hadron Collide و به معنای برخورد دهنده ی هادرونی بزرگ است که متعلق به سازمان تحقیقاتی سرن است. در این نام، تنها واژه ی “هادرون” شاید نامانوس تر باشد. اما هادرون چیست؟ هادرون به حالت مقید کوارک ها گفته می شود، یعنی زمانیکه کوارکها با یک نیروی قوی کنار یکدیگر قرار می گیرند.(هادرون ها به دو دسته ی باریون ها و مزون ها تقسیم می شوند. معروفترین باریون ها، پروتون و نوترون ها هستند). خب به اصل داستان برگردیم: همانطور که از عبارت فارسی برمی آید: LHC در واقع دستگاهی است که پروتون ها را در جهت مخالف با شتاب و انرژی بسیار بالا (حدود ۱۴ تریلیون الکترون ولت) با هم برخورد میدهد تا ذرات جدیدی بدست آید و دانشمندان با مطالعه ی آنها، بتوانند معماهای مدل استاندارد ذرات را حل کنند. حالا یک سوال پبش می آید: چگونه می توان انرژی و شتاب ذرات را به این حد رساند؟ پاسخ در ساختار LHC نهفته است: یک تونل ۲۷ کیلومتری زیر زمین در نزدیکی ژنو سویس (بهتر است بگویم مرز مشترک سوییس و فرانسه) که در شکل زیر مشخص شده است. LHC دارای ۴ آشکار ساز با نام های ال‌اچ‌سی‌بی (‎(LHCb‏ ، آلیس (‎(ALICE‏ ، اطلس (‎ATLAS‏) و سیم‌لوله فشرده میونی (‎(CMS‏ است که آنها نیز در شکل زیر مشخص شده اند. برای آشنایی بهتر با LHC، ویدئوی زیر را حتما تماشا کنید.

دانلود ویدئو

و اما خبر جدید: سفر به لحظاتی پس از بیگ بنگ!

برخورد کردن یونها در LHC باعث می شود نمونه های بسیار ریزی از ماده در دانسیته های بسیار بالای انرژی تولید شوند، دانسیته هایی که تنها چند ثانیه پس از بیگ بنگ وجود داشته اند، بنابراین ما داریم به لحظاتی پس از بیگ بنگ سفر می کنیم! در این دانسیته ها، ماده ی معمولی به اجزای اصلی سازنده اش، یعنی کوارک ها و گلوئون ها ذوب می شود و در دماهای بالاتر از ۱۰۰هزار مرتبه داغ تر از مرکز خورشید، به شدت می درخشد. حالا چگونه ویژگی های این پلاسمای کوارک-گلوئون را طی روند انبساط و سردشدنش بررسی کنیم؟ به این منظور دانشمندان، یک کالری متر یا گرماسنج به نام (Di-Jet (DCal در آشکارساز آلیس نصب کرده اند که پنجره های تازه ای را به سوی واقعیت کائنات باز می کند.

ساختار نوترون ها و پروتون هایی که تمام مواد موجود در طبیعت را می سازند، حاصل اجتماع کوارک ها و گلوئون ها و مکانیسمی است که کوارک ها را محبوس می کند(یا کنار یکدیگر نگه می دارد). گلوئون در واقع ذره ای است که بین کوارک ها مبادله می شود تا آنها را به یکدیگر پیوند دهد. مکانیسم حبس، برآیند برخورد ذرات در LHC است  که در نتیجه ی آن، پلاسمایی با عمر کم از کوارک ها و گلوئون ها، شکل می گیرد. نصب DCal در مقابل گرماسنج مشابهی که قبلاً نصب شده بود، به دانشمندان اجازه خواهد داد تا فوران ذرات زیراتمی را آشکار کنند. ارتباط بین انرژی و زوایای دو فوران، به وسیله ی پلاسمای کوارک ها و گلوئون ها تنظیم می شود. بنابراین فوران های Di، ابزاری برای تشخیص دقیق تر ماده ی تولید شده در برخوردهای هسته ای فوق پرانرژی فراهم می کنند و به این سوال اساسی فیزیک که ماده چگونه کنار یکدیگر نگه داشته می شوند، پاسخ می دهد.

به کمک LHC، دانشمندان می توانند برهمکنش ماده در دانسیته های انرژی بسیار بالا را با استفاده آلیس مطالعه کنند. ساخت DCal در سپتامبر ۲۰۱۴، یعنی دو هفته جلوتر از زمان برنامه ریزی شده کامل شد. نصب گرماسنج اخیراً کامل شد و با این حساب باید منتظر خبرهای هیجان انگیزی از سرن باشیم…

منبع: sciencedaily