هیولا چنبره زده است

نگاهی به ساختار درونی LHC

سال گذشته تعداد زیادی از مردم اروپا بارها نگرانی شان را نسبت به آغاز به کار یکی از پیشرفته ترین آزمایشگاه های فیزیک جهان ابراز کردند و حتی تعدادی از آنها به دادگاه حقوق بشر اروپا شکایت کردند و خواستار تعطیلی این آزمایشگاه مجهز (که به گفته بسیاری بزرگ ترین و پرهزینه ترین آزمایشگاه تاریخ است) شدند. موضوع از این قرار بود که فیزیکدانان می خواستند پرتوهایی از جنس پروتون را به سرعت بسیار نزدیک به سرعت نور برسانند و سپس به هم بکوبند تا به گفته آنان سیاهچاله هایی ایجاد شود که با بررسی خواص آن بتوان به ماهیت ماده و انرژی و همچنین چگونگی آغاز جهان پی برد. موضوع هایی همانند «سرعت نور»، «سیاهچاله» و حتی نام پرابهت این آزمایشگاه یعنی «برخورددهنده بزرگ هادرونی» بسیاری را وحشت زده کرد. به گمان بسیاری این سیاهچاله ها می توانند پس از تولید کل کره زمین ما را در کام خود ببلعند. توضیح فیزیکدانان در این مورد که این سیاهچاله ها، سیاهچاله های مخوف و وحشت انگیز فضایی نیستند و در صورت تولید هم اندازه هسته یک اتم و بلکه کوچک تر هستند و یک میلیاردم ثانیه پس از تشکیل نابود می شوند نیز نتوانست نگرانی های بسیاری از مردم را رفع کند، تا آنکه روز چهارشنبه ۲۰ شهریور سال ۸۷ این آزمایشگاه کارش را به طور رسمی و طی تشریفاتی بسیار آغاز کرد. جالب آنکه این آزمایشگاه پس از آغاز به کار نه تنها باعث نابودی جهان نشد، بلکه خودش به خاطر بروز یک نقص فنی عمده و ۹ روز پس از شروع، از کار افتاد. طبیعی است برای آزمایشگاهی که ۲۰ سال وقت صرف طراحی و ساختش کرده اند ،چند ماهی را نیز صرف تعمیر آن کنند. اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، این آزمایشگاه کارش را در بهار یا تابستان سال آینده دوباره آغاز می کند. از طرف دیگر از آنجا که این طرح پژوهشی، بزرگ ترین طرح بین المللی است که ایران نیز در آن مشارکت دارد و تعدادی از فیزیکدانان ایرانی در این طرح همکاری دارند و چند دانشجو از دانشگاه های ایران به سرن (پژوهشگاه هسته یی اروپا) اعزام شده اند تا دوره دکترا را در آنجا بگذرانند، خبرهای مربوط به این آزمایشگاه بارها در رسانه های ایرانی بازتاب یافته است. دانشمندان ایران بر این باورند که می توان طی همکاری با سرن هزینه های کمی صرف کرد ولی به دستاوردهای علمی و فناوری بسیاری رسید. به باور آنان مشارکت در یک پروژه علمی بین المللی همانند LHC، دستاوردهای علمی بسیاری را در حوزه فیزیک ذرات بنیادی نصیب ایران خواهد ساخت. ایران امیدوار است با کسب تجربه در این مشارکت بین المللی، سال های آینده بتواند یک شتاب دهنده ذره بسازد. به همین مناسبت نگاهی داریم به ساختار LHC و روش انجام آزمایش و دستاوردهای احتمالی این آزمایشگاه.

برخورددهنده بزرگ هادرون (LHC) سازمان پژوهش های هسته یی اروپا (CERN) یک ابزار علمی بسیار بزرگ است که در مرز سوئیس و فرانسه در نزدیکی ژنو قرار دارد. LHC بزرگ ترین و قوی ترین شتاب دهنده ذره در جهان است و حدود ۱۰ هزار فیزیکدان از ۸۰ کشور جهان در آن مشغول پژوهش درباره ذرات ماده هستند تا از زنجیره رویدادهایی باخبر شوند که جهان ما را طی کسری از ثانیه پس از انفجار بزرگ شکل داد. این پژوهش ها می تواند مشکل گشای معماهای بسیار گوناگونی باشد، از خواص کوچک ترین ذره های ماده گرفته تا بزرگ ترین ساختارهای موجود در پهنه کیهان.

طراحی و ساخت LHC حدود ۲۰ سال به درازا کشید و حدود ۶/۳ میلیارد یورو هزینه صرف آن شده است. ابزارهای این آزمایشگاه در تونلی به قطر ۸/۳ متر و طول ۲۷ کیلومتر، در عمق صد متری سطح زمین قرار دارد. در این عمق، لایه های خاک به لحاظ زمین شناختی پایدار است و لایه های خاک از نفوذ پرتوها به سطح زمین جلوگیری می کند. از این تونل که در سال ۱۹۸۹ ساخته شده است، تا سال ۲۰۰۰ در برخورددهنده بزرگ الکترون - پوزیترون (LHC) استفاده می شد. این شتاب دهنده الکترون ها را با ضدذره آنها یعنی پوزیترون برخورد می داد و خواص ذره های حاصل از این برخوردها و برهمکنش های بین آنها را با دقت زیاد بررسی می کرد.برای دسترسی به این تونل هشت آسانسور تعبیه شده است. هر چند آسانسورها برای رسیدن از سطح به تونل در بین راه توقفی ندارند، با این همه طی کردن مسیر بیش از یک دقیقه طول می کشد. کارمندان بخش نگهداری و ایمنی برای رفت و آمد در فاصله چند کیلومتری این هشت ایستگاه از دوچرخه استفاده می کنند. بهره برداری از LHC خودکار است و مهندسان در مرکز مدیریت بر کار آن نظارت دارند، بنابراین وقتی این آزمایشگاه کارش را آغاز کند، مهندسان فقط برای تعمیرات به درون تونل می روند.در برخوردهای شدیدی که در این آزمایشگاه روی می دهد، مطابق رابطه E=mc۲ اینشتین، انرژی جنبشی بسیار زیاد ذره های برخوردکننده به ماده تبدیل می شود و تمام ذره های تولیدشده در این برخورد به وسیله آشکارسازها، ثبت و اندازه گیری می شود. این آزمایش سال ها به درازا می کشد و در تمام این سال ها در هر ثانیه ۶۰۰ میلیون بار تکرار می شود. LHC در بیشتر موارد برخورد پروتون - پروتون انجام می دهد که سه تا از چهار آشکارساز آن (LHCB،CMCو ATLAS) به بررسی این آزمایش می پردازد.

اما چند هفته در سال هم یون های سنگین (هسته سرب) شتاب می گیرد و با هم برخورد می کند و نتیجه آن به وسیله آشکارساز اختصاصی ALICE بررسی می شود. LHC هم مثل هر شتاب دهنده ذره دیگر، سه بخش اصلی دارد؛ لوله های پرتو، ابزارهای مولد شتاب و سامانه مغناطیسی. درون دو لوله پرتو (که هر کدام ۳/۶ سانتی متر قطر دارند) پروتون ها یا یون های سنگین در خلاف جهت هم حرکت می کنند. (پرتو یک لوله در یک جهت و پرتو لوله دیگر در جهت مخالف حرکت می کند.) درون این لوله ها خلأ و فشار آن بسیار کم و در حدود ۱۳-۱۰ بار است که هم اندازه فشار در فضای بین ستاره یی است. فشار درون لوله ها باید کم باشد تا از برخورد پرتوها با ذره های گاز و کاهش شتاب ذره ها جلوگیری شود.پروتون های لازم برای تهیه این پرتوها را از یک منبع گاز هیدروژن فراهم می کنند. اتم هیدروژن یک پروتون و یک الکترون دارد. دانشمندان با استفاده از تخلیه الکتریکی، الکترون هیدروژن را خارج و سپس پروتون های حاصل را به وسیله میدان های الکتریکی و مغناطیسی به سمت شتاب دهنده هدایت می کنند. در LHC به حدود ۳۰۰ تریلیون پروتون نیاز داریم، اما از آنجا که هر سانتی متر مکعب هیدروژن در دمای اتاق حاوی حدود ۶۰۰ میلیون تریلیون پروتون است، با یک سانتی متر مکعب گاز هیدروژن می توان LHC را ۲۰۰ هزار مرتبه پر کرد، البته دو مرتبه شارژ LHC گاز هیدروژن در روز کافی است. بخش سوم هر شتاب دهنده، ابزارهای مولد شتاب است.

پیش از آنکه پروتون ها (یا یون های سنگین) به درون دو لوله پرتو LHC وارد شوند، شتاب دهنده های جانبی کوچک تری (که به LHC وصل است) تا حدود شش درصد انرژی نهایی شان شتاب می گیرند. وقتی پرتوها به LHC رسیدند، در هشت دستگاه مولد شتاب به انرژی نهایی می رسند. هر مرتبه که ذره ها از این دستگاه های مولد شتاب می گذرند، به وسیله میدان های الکتریکی قوی شتاب می گیرند. کارکرد شتاب دهنده ها تا حدودی شبیه موج سواری در دریاست. هر توده از پروتون ها (که شامل صد میلیارد پروتون است) سوار یک موج الکترومغناطیس می شود و انرژی جنبشی به دست می آورد.

هر موج به یک دسته از پروتون ها شتاب می دهد. هر کدام از دو پرتو شامل ۲۸۰۰ دسته مجزا است که طول هر کدام هفت متر است. پس از گذشت ۲۰ دقیقه پرتوها به انرژی نهایی خود می رسند و تونل LHC را در هر ثانیه ۱۱۲۴۵ مرتبه دور می زنند. پروتون ها طی این ۲۰دقیقه مسیری را که طی کرده اند از فاصله رفت و برگشت زمین تا خورشید بیشتر است. پرتوها با سرعت ۹۹۹۷۸۲۸/۹۹ درصد سرعت نور وارد LHC می شوند و پس از شتاب گرفتن به سرعتی برابر ۹۹۹۹۹۹۱/۹۹ درصد سرعت نور می رسند. این مقدار به تقریب حداکثر سرعتی است که می توان به آن دست یافت چرا که طبق نظریه نسبیت هیچ چیز نمی تواند سریع تر از نور حرکت کند. جرم پروتون در حالت سکون برابر با /۹۳۸Gev ۰(میلیارد الکترون ولت) است، اما پس از شتاب گرفتن جرم (یا انرژی، در این حالت این دو کمیت با هم برابرند) به هفت هزار میلیارد الکترون ولت (۷ تراالکترون ولت یا vTeV) می رسد. اگر به فرض بتوان یک فرد صد کیلوگرمی را در LHC شتاب داد، جرمش در پایان کار به ۷۰۰ تن می رسد. اگر هیچ نیروی خارجی نباشد پروتون ها در مسیر مستقیم حرکت می کنند. برای آنکه مسیر حرکت پروتون ها دایره یی شود، مغناطیس های قوی، لوله های پرتوها را پوشانده اند که مسیر حرکت پروتون ها را خمیده می کند. این مغناطیس ها بخش سوم هر شتاب دهنده است.

هر چقدر جرم ذره ها بیشتر باشد به مغناطیس های قری تری برای هدایت آنها در مسیر درست نیاز داریم. این موضوع نشان دهنده محدودیت های شتاب دهنده های ذره است، چرا که در یک شدت میدان خاص، مواد سازنده سیم پیچ های مغناطیسی نمی توانند در برابر نیروی همین میدان مغناطیسی مقاومت کنند. بخش اصلی دستگاه مغناطیس شامل ۱۲۳۲ آهن ربای دوقطبی است که طول هر کدام ۱۶ متر و وزن آن ۳۰ تن است و می تواند میدان مغناطیسی ۳۳/۸ تسلا (۱۵۰ هزار برابر میدان مغناطیسی زمین) تولید کند. مغناطیس های به کار رفته در LHC طراحی ویژه یی دارد که می تواند همزمان دو کار انجام دهد. این مغناطیس ها دو سیم پیچ دارد که هر کدام به دور یکی از لوله های پرتو پیچیده شده است. وقتی جریان از این سیم پیچ ها می گذرد دو میدان مغناطیسی به وجود می آورد. جهت میدان مغناطیسی در یک لوله رو به بالا و در لوله دیگر رو به پایین است ،به همین دلیل دو پرتو (پروتون یا هسته سرب) که بار مساوی دارند در یک مسیر اما در دو جهت خلاف هم حرکت می کنند. LHC علاوه بر مغناطیس های دوقطبی، چندین مغناطیس چهارقطبی برای متمرکز کردن پرتوها و هزاران مغناطیس شش قطبی و هشت قطبی کوچک دیگر دارد که کارشان تصحیح اندازه پرتو و موقعیت آنهاست.همه سیم پیچ های مغناطیسی و دستگاه های شتاب دهنده از مواد ویژه یی (نیوبیم و تیتانیوم) ساخته شده اند که در دماهای بسیار کم ابررسانا می شوند، یعنی بدون هیچ مقاومتی جریان الکتریسیته را از خود عبور می دهند تا میدان الکتریکی و مغناطیسی به وجود آید. برای آنکه مغناطیس ها بهترین کارکرد را داشته باشند، باید آنها را تا دمایقC ۳/۲۷۱- (K ۹/۱) سرد کرد یعنی سردتر از دمای فضا. برای سرد کردن مغناطیس ها بیشتر بخش های شتاب دهنده به یک سامانه توزیع نیتروژن و هیدروژن مایع متصل است. گفتنی است یک هشتم توان سامانه سرمازایی LHC برای کسب عنوان بزرگ ترین سردخانه جهان کافی است. در چهار نقطه از مسیر این تونل زنجیره مغناطیس ها قطع می شود.

در این چهار نقطه شکاف هایی است که ابزارهای آزمایش LHC و آشکارسازهای آن قرار دارد و در این بخش ها که لوله های پرتوها به شکل X است مسیر حرکت پرتوها را به گونه یی تغییر می دهند که با یکدیگر برخورد کنند و جایشان نسبت به هم تغییر کند. در این چهار نقطه با استفاده از لوله های X شکل ،پرتوها را با زاویه ۵/۱ درجه نسبت به یکدیگر می تابانند تا با یکدیگر برخورد کنند.آشکارسازهای عظیم (که در انتها به شرح آنها می پردازیم) در این تقاطع ها یعنی مکان برخورد قرار دارند. برای افزایش احتمال برخورد ذره ها، این توده های ذره را با استفاده از مغناطیس های ویژه یی درست در جلوی محفظه برخورد تا قطر ۱۶ میکرومتر (باریک تر از موی انسان) و طول ۸۰ میلی متر فشرده می کنند. این پرتوها چنان باریکند که کار به هم کوبیدن آنها درست مثل این است که دو سوزن را از فاصله ۱۰ کیلومتری با چنان دقتی به سمت هم شلیک کنیم که در میانه راه با هم برخورد کنند، با این همه فناوری پیشرفته LHC انجام این کار پیچیده و دشوار را ممکن می سازد. با این همه حتی در این پرتوهای متمرکزشده چگالی بسیار کم است. (چگالی این پرتوها صد میلیون مرتبه کمتر از چگالی آب است.) بنابراین بیشتر ذره ها از میان توده ذره های مقابل عبور می کنند، بدون اینکه با آنها برخورد کنند یا حتی از سرعت شان کاسته شود. بنابراین به رغم آنکه در هر توده پروتونی صد میلیارد پروتون وجود دارد، وقتی دو توده با هم برخورد می کنند تنها حدود ۲۰ برخورد روی می دهد. با این همه از آنجا که برخورد بین توده های پروتون۳۱ میلیون مرتبه در ثانیه روی می دهد (۲۸۰۰ توده پروتونی ضرب در ۱۱۲۴۵ مرتبه گشتن پرتوها به دورLHC) هنگامی که LHC با بیشینه توان خود کار می کند، حدود ۶۰۰ میلیون برخورد پروتونی در هر ثانیه روی می دهد. انرژی جنبشی یک دسته از پروتون هایی که با نهایت سرعت در حال حرکت باشند، برابر انرژی جنبشی یک فیل یک تنی است که با سرعت ۵۰ کیلومتر بر ساعت می دود. انرژی کل موجود در پرتو نیز ۳۱۵ مگاژول (MJ) است که برای ذوب کردن حدود ۵۰۰ کیلوگرم مس کافی است. به همین دلیل تلاش های بسیاری برای تضمین امنیت LHC صورت گرفته است. به محض آنکه پرتو ناپایدار شود حسگرهای پرتو، ناپایداری را تشخیص می دهند و در کمتر از یک هزارم ثانیه پرتو را به سمت خروجی اضطراری هدایت می کنند. در این خروجی ها پیش از آنکه پرتوها بتوانند خرابی به بار آورند جذب صفحه هایی از جنس گرافیت و بتن می شوند.

● آزمایش ها

LHC دو پروتون را با انرژی جنبشی کل ۷+۷=۱۴TeV (در مورد یون های سرب با انرژی کل ۱۱۴۰TeV) به هم می کوبد و سپس ذرات جدید حاصل از تبدیل انرژی جنبشی به ماده را آشکار ساخته و خواص آن را اندازه می گیرد. طبق فیزیک کوانتوم چنین برخوردهایی به طور قطع همه ذرات مدل استاندارد را تولید می کند. با این همه احتمال تولید ذرات سنگینی که دانشمندان در جست وجوی آنند بسیار کم است. برخی از این برخوردهای ذرات چنان شدید است که می تواند ذرات جدید و سنگینی را به وجود آورد. طبق پیش بینی نظریه ها بوزون هیگز یا دیگر پدیده های کاملاً تازه یی که دانشمندان در جست وجوی آنند به ندرت تولید می شود. (معمولاً یک مورد در هر ۱۲-۱۰برخورد) بنابراین لازم است برخوردهای بسیاری را بررسی کنیم تا در نهایت بتوانیم «سوزنی را در میلیون ها کاهدان» بیابیم. به همین دلیل است که LHC باید سال های بسیار ۲۴ ساعت شبانه روز را کار کند تا به هدفش برسد.

همه رویدادها (هر رویداد یعنی یک برخورد همراه با تمامی ذراتی که تولید می شود) با استفاده از آشکارسازهای بسیار بزرگی بررسی می شود که می تواند همه آنچه را که طی یک برخورد روی داده است، بازسازی کند.آشکارساز را می توان به دوربین های دیجیتال سه بعدی بسیار بزرگی تشبیه کرد که می تواند در هر ثانیه ۴۰ میلیون تصویر تهیه کند. در این تصویرها اطلاعات با استفاده از ده ها میلیون حسگر به صورت دیجیتال جمع آوری می شود. این آشکارسازها را چندلایه می سازند که هر لایه وظیفه خاص خود را دارد.طبق پیش بینی ها ذرات سنگینی که دانشمندان امیدوارند در برخوردهای LHC تولید شود، عمر بسیار کوتاهی دارند و به سرعت واپاشی می کنند و به ذرات سبک تر و شناخته شده تبدیل می شوند. پس از هر برخورد شدید صدها نمونه از ذرات سبک مانند موئون، فوتون و همچنین تعدادی ذره سنگین تر مانند پروتون، نوترون و دیگر ذرات با سرعتی بسیار نزدیک به سرعت نور وارد آشکارسازها می شود. آشکارسازها با استفاده از این ذرات سبک وجود احتمالی ذرات سنگین تر کمیاب را نتیجه می گیرند. مسیر حرکت ذره های باردار در اثر حضور میدان های مغناطیسی خمیده می شود. با استفاده از شعاع انحنای مسیر حرکت، گشتاور آنها را اندازه می گیرند زیرا هرچه انرژی جنبشی آنها کمتر باشد انحنای مسیر کمتر است.

برای ذره هایی که انرژی جنبشی زیادی دارند باید مسیر بسیار طولانی را اندازه بگیریم تا بتوان شعاع انحنای آنها را با دقت زیاد مشخص کرد. از دیگر بخش های مهم آشکارسازها کالریمتر است که برای اندازه گیری انرژی جنبشی (هم ذرات باردار و هم بدون بار) به کار می رود. کالریمترها هم باید تا آنجا که امکان دارد بزرگ باشند تا بتوانند ذرات هر چه بیشتری را جذب کنند. اینها دو دلیل اصلی برای بزرگ ساختن آشکارسازهای LHC است.آشکارسازها را به گونه یی می سازند که منطقه برهمکنش را کامل دربرگیرد تا بتوان انرژی کل و گشتاور باقی مانده هر رویداد را اندازه گرفت و هر رویدادی را با دقت زیاد بازسازی کرد. با ترکیب اطلاعات حاصل از لایه های گوناگون آشکارسازها می توان نوع ذرات مختلف را مشخص کرد. ذرات باردار (الکترون، پروتون و موئون) با یونیزه کردن از خود ردی برجای می گذارند.

الکترون ها بسیار سبک هستند بنابراین به سرعت انرژی خود را از دست می دهند. در حالی که پروتون ها که سنگین ترند، در لایه های آشکارساز بیشتر نفوذ می کنند. فوتون ها خودشان ردی ندارند اما هر فوتون در کالریمتر به یک الکترون و یک پوزیترون تبدیل می شود که انرژی این ذره ها را اندازه می گیرند. انرژی نوترون ها را نیز غیرمستقیم اندازه می گیرند. نوترون ها انرژی خود را به پروتون ها می دهند، سپس این پروتون ها آشکارسازی می شود. موئون ها تنها ذراتی هستند که به آخرین لایه های آشکارساز می رسند و در آنجا اندازه گیری می شوند. هر بخش از آشکارساز با هزاران سیم به یک سیستم قرائت الکترونیک متصل می شود. به محض آنکه یک تکانه ثبت شد، سیستم زمان و مکان دقیق آن را ثبت می کند و این اطلاعات را به یک کامپیوتر می فرستد. صدها کامپیوتر با هم کار می کنند تا اطلاعات را ترکیب کنند.

در سلسله مراتب کامپیوترها یک سیستم بسیار سریع هست که خیلی زود (در کسری از ثانیه) مشخص می کند یک رویداد خاص، جالب و حاوی اطلاعات مهمی هست یا خیر. معیارهای بسیار متفاوتی برای انتخاب رویدادهای بالقوه خاص و مهم وجود دارد. با توجه به این معیارها در هر ثانیه از میان اطلاعات زیاد ۶۰۰ میلیون رویداد ،تنها چند صد رویداد انتخاب می شود که آنها را با دقت بررسی می کنند. آشکارسازهای LHC با همکاری بین المللی طراحی، ساخته و مدیریت می شود. دانشمندانی که در آنجا کار می کنند از موسسه های تحقیقاتی سرتاسر دنیا آمده اند. LHC در مجموع چهار ابزار بزرگ (ATLAS، CMS، LHCb و ALICE) و دو ابزار کوچک (TOTEM و LHCF) دارد. با توجه به اینکه طراحی و ساخت آشکارسازها ۲۰ سال زمان برده است و با توجه به اینکه قرار است این ابزارها ۱۰ سال کار کند می توان دریافت کل مدت کار این طرح برابر دوره کاری یک فیزیکدان است. ساخت این آشکارسازها نتیجه آن چیزی است که می توان آن را «خرد جمعی» نام نهاد. زمانی که دانشمندان به شکل گروهی روی دستگاه یا آشکارسازی کار می کنند به شیوه کارکرد دستگاه ها آگاهند، اما هیچ دانشمندی به تنهایی با جزییات و کارکرد دقیق هیچ دستگاهی آشنا نیست. در چنین کارهای گروهی، هر دانشمندی با ارائه تخصص خود به موفقیت گروه کمک می کند.

● آشکارسازها

دو آشکارساز بزرگ و اصلی LHC به نام های ATLAS و CMS آشکارسازهای چندمنظوره هستند که در اصل برای جست وجوی ذرات جدید طراحی و ساخته شده است. ATLAS و CMS در دو سوی حلقه LHC روبه روی هم قرار دارند و فاصله بین آنها ۹ کیلومتر است. داشتن دو آشکارساز که مستقل از یکدیگر طراحی و ساخته شده است برای تایید متقابل هر کشف جدیدی بسیار ضروری است. در آشکارسازهای ATLAS و CMS بیش از دو هزار دانشمند از ۳۵ کشور جهان همکاری می کنند. آشکارساز ATLAS به شکل استوانه یی به قطر ۲۵ متر و طول ۴۵ متر است. وزن آن حدود هفت هزار تن است و از این لحاظ با برج ایفل برابری می کند. میدان مغناطیسی این آشکارساز به وسیله یک سیم لوله در بخش داخلی و یک چنبره حلقوی بسیار بزرگ در بخش بیرونی تولید می شود. آشکارساز CMS نیز استوانه یی به قطر ۱۵ متر و طول ۲۱ متر است و پیرامون مغناطیس سیم لوله یی ابررسانا ساخته شده است و می تواند میدان مغناطیسی با شدت ۴ تسلا تولید کند. یک پوشش از جنس فولاد این آشکارساز را دربر گرفته است و در نتیجه وزن آن به بیش از ۱۲۵۰۰ تن می رسد. آشکارساز اطلس را در محل نصب ساخته اند، اما آشکارساز CMS را در قالب ۱۵ تکه در سطح زمین ساخته اند و سپس به زیرزمینی و درون تونل بردند و در آنجا نصب کردند.

● LHCb

دستگاه LHCb به ما کمک می کند تا دریابیم چرا در جهانی زندگی می کنیم که همه آن از ماده ساخته شده است و در ظاهر در آن از ضدماده خبری نیست. این دستگاه به طور اختصاصی برای پژوهش درباره تفاوت جزیی بین ماده و ضدماده طراحی شده است و برای این کار ذره یی به نام کوارک پایین را بررسی می کند. LHCb برای تشخیص و اندازه گیری خواص کوارک پایین و همزاد ضدماده آن یعنی ضدکوارک پایین آشکارسازهای ردیاب متحرک و پیچیده یی دارد که در مسیر حرکت پرتوهایی که در LHC حرکت می کنند، قرار دارد.

● ALICE

ALICE در حقیقت دستگاه برخورددهنده یونی و آشکارساز پیشرفته یی است که برای تحلیل و بررسی برخورد یون های سرب طراحی و ساخته شده است. چند هفته در سال به جای پروتون ها یون های سنگین سرب را در LHC به هم می کوبند. این رویداد می تواند وضعیتی را که یک میلیونم ثانیه پس از انفجار بزرگ حاکم بود، یعنی هنگامی که دمای همه جهان حدود صد هزار برابر گرم تر از مرکز خورشید بود در فضایی به ابعاد هسته اتم شبیه سازی کند. این وضعیت ممکن است حالتی از ماده به نام پلاسمای کوارک گلوئون تولید کند که فیزیکدانان بسیار علاقه مند هستند ویژگی های آن را بررسی کنند.

● تولید داده ها

LHC پس از آنکه کارش را آغاز کرد سالانه حدود ۱۵ پتابایت ( ۱۵ میلیون گیگابایت) اطلاعات تولید می کند که برای ذخیره این اطلاعات حدود سه میلیون دی وی دی نیاز است. هزاران دانشمند از سراسر جهان می خواهند به اطلاعات حاصل از پژوهش های LHC دسترسی داشته باشند و آن را تجزیه و تحلیل کنند، به همین دلیل سرن مشغول همکاری با موسسه های پژوهشی ۳۳ کشور دنیا است تا زیرساخت های یک سامانه محاسبه و ذخیره توزیع شده اطلاعات را راه اندازی کنند که LCG نام دارد.سامانه LCG این امکان را فراهم می سازد که اطلاعات حاصل از آزمایش های LHC در سراسر جهان توزیع شود، البته یک نسخه ذخیره از این اطلاعات در سرن نگهداری خواهد شد.پس از آن هر دانشمندی می تواند با استفاده از خوشه کامپیوترهای محلی یا حتی کامپیوتر شخصی اش از طریق کشور خود به اطلاعات LHC دسترسی داشته باشد.

سلیمان فرهادیان خبرنگار گروه علم حوزه علوم فیزیکی