نمی توان ضد اتمها را در یک مخزن به دام انداخت

 

 
آشکارساز آزمایش آلیس در برخوردهنده بزرگ سرن
 
آشکارساز آزمایش آلیس در برخوردهنده بزرگ سرن
 
* سرن چگونه شکل گرفت؟
 
- سرن بلافاصله پس از جنگ دوم جهانی و بعد از اینکه اروپاییها به کشتار هم پایان دادند متولد شد. این شورا اولین مدل امکان همکاری میان دشمنان سابق بود.
 
* به "آلیس" بازگردیم. از چه زمانی و چگونه آزمایش آلیس آغاز شد؟
 
- در این مورد باید یک داستان کوتاه را برای مقایسه بهتر تعریف کنم که مربوط به قمرهای مصنوعی است. یک روز زیبا یک آژانس فضایی اعلام می کند که می خواهد یک موشک جدید بسازد که ماهواره های با ابعاد مشخص را به مدارهای مشخص ببرد. بلافاصله، دانشمندان فکرهایشان را روی هم می گذارند تا به بهترین روش از این فرصت استفاده کنند و درحالی که آژانس فضایی موشک جدید را طراحی می کند و بعد آن را می سازد، آنها فکر می کنند ماهواره های جدیدی بسازند که وقتی موشک جدید در دسترس قرار گرفت با آن در مدار قرار داده شوند. هر ماهواره به طور کلی مجهز به بسیاری از دستگاههایی است که می توانند جنبه های مختلف پرتوهایی که از کیهان می رسند را اندازه گیری کنند.
 
* یعنی این داستان یک قیاس برای پروژه آلیس است؟
 
- بله. بیش از 20 سال قبل سرن مذاکراتی را درباره احتمال ساخت یک شتابگر پروتون آغاز کرد که بعدها به LHC تبدیل شد. بلافاصله پس از آغاز این مذاکرات، دانشمندان امکاناتی را تصور کردند که این شتابگر جدید می توانست ارائه کند و بنابراین آزمایشاتی را طراحی کردند. به ویژه، تقریبا خیلی زود معلوم شد که LHC باید در یک تونل 27 کیلومتری گسترده شود و بنابراین از یک محدودیت از پیش تعیین شده برای حداکثر انرژی قابل دسترس برخوردار بود و برای اینکه بتواند حتی اتفاقات بسیار نادر را رصد کند می خواست حداکثر تعداد احتمال برخوردهای پروتونی را داشته باشد. برای انجام این کار باید به جای یک دسته پروتون دو دسته پروتون را در مقابل یک دسته ضد پروتون شتاب می داد.
همان کاری که برای مثال اکنون شتابگر  Tevatronدر لابراتوارهای فرمی در آمریکا انجام می دهند. مزیت این کار این است که پروتونها می توانند بسیار بیشتر از ضد پروتونها شتاب گیرند. دیده می شود که تولید ضدپروتون بسیار پچیده است اما با داشتن دو دسته پرتو از یک بار الکتریکی می توان دو حلقه ایجاد کرد که در آنها ذرات در جهت مخالف هم می چرخند و بعد در آزمایشات مختلف یعنی در جایی که دسته پرتوها متقاطع می شوند به هم برخورد می کنند، اما آزمایشات نشان داد که حتی می توان دو دسته هسته هم شتاب داد! (اما نمی توان یک دسته ضدهسته تولید کرد!) به این ترتیب در سال 1989 امکان انجام آزمایشاتی برای انجام نه تنها برخورد پروتونها بلکه حتی برخورد هسته ها نیز بررسی شد. (در زبان عامیانه به برخورد هسته ها "یونهای سنگین" می گویند اما در حقیقت هسته هستند).
 
* کار را با چند گروه آغاز کردید؟
 
- در آن زمان ما یک گروه کوچک متشکل از 15 تا 20 فیزیکدان بودیم که انجام پروژه های ساده تر و کلی تر را آغاز کردیم که یکی از آنها آزمایشی بود که بر روی این برخوردها مطالعه می کرد. از آن زمان به تدریج پروژه های ما واقعی تر شده و افراد بیشتری را به کار گرفته است. باید بدانید که فیزیکدانان پرمدعا هستند! و وقتی به چیزی که غیرممکن است فکر می کنند می گویند: "خیلی خوب! فناوریهای لازم را توسعه می دهیم. حتی اگر به سالها زمان نیاز داشته باشیم." برای "آلیس" 10 سال زمان صرف شد تا فناوریهای جدیدی که برای ساخت ابزارهای لازم در دسترس نبودند توسعه داده شوند. می دانید که در این آزمایشات حجم زیادی از داده ها نیز تولید می شود.
 
* حجم این اطلاعات چقدر است؟
 
- آلیس بیش از یک گیگابایت در ثانیه اطلاعات می نویسد. در هر روز... برای روزهای متمادی.... و چندین پتابایت اطلاعات در هر سال. یک گیگابایت اطلاعات حدود حجم دایره المعارف بریتانیکا در یک CD است. بنابراین ما در هر ثانیه یک دایره المعارف می نویسم و بعد باید تمام آن چیزی را که اتفاق افتاده است بازسازی کنیم. محاسبات دادها، مسئله ای به همان بزرگی خود آزمایش است. آلیس یکی از 4 آزمایش بزرگی است که ما با LHC انجام می دهیم. 3 آزمایش دیگر برای مطالعه بر روی برخوردهای میان پروتونها برنامه ریزی شده اند، درحالی که آلیس برای بررسی برخورد میان هسته ها است. بنابراین برای آلیس اکنون، لحظه بسیار مهمی است. چرا که تنها پس از یکسال که از شتاب میان پرتونها می گذرد سرانجام LHC شروع به شتاب دادن هسته ها کرده است.
 
* ممکن است در مورد نتایجی که این روزها صحبت از آن است توضیحاتی بدهید؟
 

نمی توان ضد اتمها را در یک مخزن به دام انداخت! چراکه خود مخزن از ماده تشکیل شده است و بنابراین ضد اتمها بلافاصله خود را با ماده مخزن غنی سازی می کنند. اما با به دام انداختن اتمهای ضدهیدروژن می توان خواص ضدماده را بررسی کرد

- کاری که ما انجام می دهیم تولید یک حالت از ماده بی نهایت فشرده و گرم در دمای 1700 میلیارد درجه است یعنی 100 هزار برابر بیش از دمای مرکز خورشید. هدف از تحقیقات ما مطالعه این است که این ذرات عادی که دنیای ما را می سازند چگونه از یک پلاسما تشکیل می شوند. این فرایندی است که جهان نخستین از آن عبور کرده است. درحقیقت ما موفق شدیم دمای حدود 10 میلیونیم ثانیه پس از بیگ بنگ را دوباره ایجاد کنیم. جهان هر روز وسعت می یابد و خنک می شود. در چند میلیونیم ثانیه پس از بیگ بنگ جهان از شکل پلاسمای مرکب از ذرات "کوارک" و "گلوئن" به شکل "هادرونها" درآمده است. (همانطور که پروتونها و نوترونها هسته ها را ساخته اند).
 
* اما اگر این دمای چند میلیونیم ثانیه پس از بیگ بنگ است چرا بسیاری از روزنامه های دنیا از اصطلاح "مینی بیگ بنگ" برای آنچه که در آزمایش آلیس رخ داد استفاده کردند. آیا این تیتر درست است؟
 
- خوب! کمی استعاره ای است. اما به اندازه کافی می تواند درباره آنچه که رخ داد توضیح دهد. در هر برخورد، یک حالت از ویژگیهای مشابه ویژگیهای جهان نخستین شکل می گیرد و بعد می توان تکامل جهان در هزاران برابر ثانیه پس از بیگ بنگ را مطالعه کرد.
 
* دو آزمایش دیگر یعنی "اطلس" و CMS در چه بخشهایی با "آلیس" همکاری می کنند؟
 
- آنها رقیب ما هستند! اما این رقابت بسیار خوب است چرا که یک نتیجه علمی مهم بدون تائید گروههای دیگری که به روشی مستقل کار می کنند قابل فهم نیست. کار کردن بدون رقابت بسیار دشوار است.
 
* روز جمعه فیزیکدانان دیگری که در سرن و با LHC کار می کنند موفق شدند 38 اتم از ضد هیدروژن را تولید کنند. می دانم که این نتایج مربوط به پروژه آلیس نیست اما آیا می توانم نظر شما را در این مورد بپرسم؟
 
- برای تولید اتمهای ضدماده دو "عنصر" نیاز است: ضد الکترون (یا پوزیترون) که جرم کوچک آن تولید این ذره در حجم زیاد را آسان می کند و ضد پروتونها که در اثر برخورد پروتونها در انرژی بالا تولید می شوند. در حال حاضر سرن اولین لابراتوار در دنیا است که موفق شده است چیزی بیشتر از این تولید کند. برای تولید اتمهای ضد هیدروژن اول نیاز است که ضد پروتونهایی که از برخورد پروتونها در انرژی بالا تولید شده اند را آهسته کرد، چرا که آنها در سرعت بسیار بالایی تولید شده اند و بعد باید آنها گروه بندی کرد. این چیزی جدید و بسیار دشوار و بغرنج است. به هر حال، پس از چند سال در سرن موفق شده اند برای تشکیل اتمهای ضد هیدروژن، چند ضد پروتون را با چند پوزیترون را ترکیب کنند. این گامی بسیار بزرگ از یک تجربه جدید است. در حقیقت سرن موفق شده است در یک تله مغناطیسی، ضد اتمهای تولید شده را به دام اندازد. (بدیهی است که نمی توان این ضد اتمها را در یک مخزن به دام انداخت! چرا که خود مخزن از ماده تشکیل شده است و بنابراین ضد اتمها بلافاصله خود را با ماده مخزن غنی سازی می کنند). اما با به دام انداختن اتمهای ضدهیدروژن می توان خواص ضدماده را بررسی کرد (برای مثال، تحقیق درمورد اینکه آیا این ضدماده تحت فشار یک جذب گرانشی قرار می گیرد یا خیر... یا اینکه آیا با همان سرعت ماده سقوط می کند یا خیر.) به هر حال ضد ماده به دست آمده تنها چند اتم است و با آن چیزی که "دن براون" در رمان "دیوها و فرشته ها" برای یک انفجار بزرگ تصور کرده است قابل مقایسه نیست!
 
در ادامه این مصاحبه دیدن تصاویر شبیه سازی ایجاد دوباره نخستین لحظات پس از بیگ بنگ خالی از لطف نیست:
 
دو توده از هسته اتمهای سرب در برخورد دهنده بزرگ هادرون در سرن به هم نزدیک می شوند
 
دو توده از هسته اتمهای سرب در برخورد دهنده بزرگ هادرون در سرن به هم نزدیک می شوند
 
به هم برخورد می کنند و انفجار رخ می دهد. در لحظه برخورد دما و فشار به میلیاردها درجه می رسد
 
به هم برخورد می کنند و انفجار رخ می دهد. در لحظه برخورد دما و فشار به میلیاردها درجه می رسد
 
ذرات به پیرامون پراکنده می شوند. هر هسته از 200 ذره تشکیل شده است
 
ذرات به پیرامون پراکنده می شوند. هر هسته از 200 ذره تشکیل شده است
 
رو به گسترده شدن پیش می روند
 
رو به گسترده شدن پیش می روند
 
وسعت می یابند
 
وسعت می یابند
 
و این بازسازی شرایطی است که کیهان در نخستین لحظات پس از بیگ بنگ شاهد آن بوده است
 
و این بازسازی شرایطی است که کیهان در نخستین لحظات پس از بیگ بنگ شاهد آن بوده است
 
منبع: خبرگزاری مهر
/ 2 نظر / 38 بازدید
میلاد اشرفی

سلام دوست عزیز از این مطالب وبلاگت لذت بردم. من مدیر وبلاگ "مجله اینترنتی ناونیا" هستم که تعداد بازدید هام خدا رو شکر قابل توجهه. جدیداَ هم توی سایت بزرگ "میهن دانلود" لینک شدم. اما میخوام این بازدیدها رو با بعضی از وبلاگنویسهای شاخص شریک بشم. یعنی اینکه اگه مایل باشید با هم تبادل لینک کنیم. به نفع هر دوتامونه. من منتظر جواب شما هستم. منو با اسم "مجله اینترنتی ناونیا" لینک کنید بعد به من اطلاع بدید که شما رو با چه اسمی لینک کنم. فقط آدرس وبلاگ فراموش نشه. ممنون. موفق و سربلند باشید.

ایمان

سلام علی داشتم از این ورا رد میشدم که وبلاگتو دیدم ، جالب بود واسم ، امیدوارم موفق باشی .یه سر به منم بزن ، یه دیکشنری آنلاین ساختم که میتونه متن هم ترجمه کنه ، خیلی واسش زحمت کشیدم ، فکر کنم به درد بخوره... راستی اگه دیدی مفیده ، لطف کن تو وبلاگت معرفیش کن یا بهش لینک بده ، تا خودت و دوستات بتونین ازش استفاده کنین . شاد باشی