بزرگ‌ترین شتاب‌دهنده ذرات جهان برای ارتقایی تاریخی خاموش شد

برخورددهنده بزرگ هادرونی (LHC)، بزرگ‌ترین و قدرتمندترین شتاب‌دهنده ذرات جهان که در مرکز تحقیقات هسته‌ای اروپا (سرن) قرار دارد، پس از پایان آخرین دور آزمایش‌های فیزیک در ۱۴ ژوئن (۲۴ خرداد ۱۴۰۴) به‌طور موقت از مدار خارج شده است. این توقف بخشی از برنامه گسترده ارتقای این تأسیسات به شمار می‌رود تا نسل جدید آن با قابلیت‌های پیشرفته‌تر آماده بهره‌برداری شود.

به گزارش ایتنا و به نقل از BGR، این دوره که در سرن با عنوان «خاموشی طولانی ۳» (LS3) شناخته می‌شود، شامل مجموعه‌ای از عملیات تعمیر، نوسازی، یکپارچه‌سازی و ارتقای تجهیزات است. هدف نهایی این پروژه، آماده‌سازی برخورددهنده برای ورود به مرحله برخورددهنده بزرگ هادرونی با درخشندگی بالا (High-Luminosity LHC یا HiLumi LHC) است؛ نسخه‌ای که با افزایش چشمگیر تعداد برخورد ذرات، امکان انجام آزمایش‌های دقیق‌تر را برای پژوهشگران فراهم خواهد کرد.

بر اساس برنامه‌ریزی‌های انجام‌شده، در صورت پیشرفت پروژه مطابق زمان‌بندی، این سامانه طی بازه ۲۰۲۸ تا ۲۰۳۰ به‌تدریج دوباره وارد مدار عملیاتی خواهد شد.

برخورددهنده بزرگ هادرونی بیش از هر چیز به دلیل کشف ذره بوزون هیگز در سال ۲۰۱۲ شهرت دارد؛ کشفی که نقطه عطفی در فیزیک ذرات محسوب می‌شود. افزون بر این، این شتاب‌دهنده تاکنون در شناسایی بیش از ۸۵ هادرون و دستیابی به یافته‌های ارزشمند در حوزه‌های فیزیک ذرات و اخترفیزیک نقش مهمی ایفا کرده است.

یکی از جالب‌ترین آزمایش‌های انجام‌شده در این مرکز نیز تبدیل اتم‌های سرب به طلا از طریق برخوردهای ذره‌ای بود؛ آزمایشی که هرچند از نظر اقتصادی کاربردی ندارد، اما نمونه‌ای از آنچه برخی «کیمیاگری مدرن» می‌نامند، به شمار می‌رود.

شتاب‌دهنده‌های ذرات با هدایت پرتوهای ذرات در تونل‌های بسیار بزرگ و ایجاد برخورد میان آن‌ها، شرایطی مشابه نخستین لحظات پس از شکل‌گیری جهان را شبیه‌سازی می‌کنند و به دانشمندان امکان می‌دهند ساختار بنیادی ماده و قوانین حاکم بر جهان را با دقت بیشتری مطالعه کنند.

البته LHC تنها شتاب‌دهنده فعال جهان نیست. در حال حاضر بیش از ۳۰ هزار شتاب‌دهنده ذرات در کشورهای مختلف مشغول فعالیت هستند و در دوران توقف LHC نیز بخش قابل‌توجهی از تحقیقات علمی از طریق این مراکز ادامه خواهد یافت.

نسخه جدید؛ ده برابر کارآمدتر از گذشته

سرن اعلام کرده است که نسخه HiLumi LHC پس از تکمیل پروژه ارتقا، درخشندگی برخورددهنده را تا ۱۰ برابر افزایش خواهد داد. افزایش درخشندگی به معنای وقوع برخوردهای بیشتر میان ذرات و در نتیجه تولید حجم بسیار بزرگ‌تری از داده‌های علمی است؛ موضوعی که امکان انجام مطالعات دقیق‌تر و بررسی پدیده‌های نادر را برای پژوهشگران فراهم می‌کند.

به دلیل گستردگی عملیات اجرایی، این مرحله یکی از بزرگ‌ترین پروژه‌های نوسازی از زمان ساخت برخورددهنده بزرگ هادرونی محسوب می‌شود و به همین دلیل با عنوان LS3 شناخته می‌شود.

به گفته سرن، هزاران متخصص در بخش‌های مختلف این مجموعه روی ارتقای تأسیسات همکاری خواهند کرد. این پروژه بخش‌هایی از جمله منطقه شمالی سرن، شتاب‌دهنده سوپر پروتون سینکروترون (SPS)، غار آزمایشی ECN3، تأسیسات ISOLDE و همچنین بخش مربوط به پروژه انتقال نوترینو به آزمایشگاه گران ساسو (CNGS) را در بر می‌گیرد. علاوه بر این، سیستم‌های ایمنی، شبکه برق و گالری‌های فنی نیز به‌روزرسانی خواهند شد.

برآوردها نشان می‌دهد در جریان این عملیات، حدود ۱٫۲ کیلومتر از آهنرباها و تجهیزات قدیمی جمع‌آوری شده و با تجهیزات جدید جایگزین خواهد شد.

به گزارش ایتنا، با وجود توقف موقت فعالیت برخورددهنده، سرن تأکید کرده است که فعالیت‌های علمی این مرکز با قدرت ادامه خواهد داشت. پژوهشگران در این مدت به تحلیل داده‌های گسترده‌ای که در سال‌های گذشته جمع‌آوری شده‌اند ادامه می‌دهند و هم‌زمان مقدمات آغاز به کار نسل جدید این شتاب‌دهنده را فراهم خواهند کرد.

در همین حال، سایر شتاب‌دهنده‌های ذرات در نقاط مختلف جهان نیز همچنان به فعالیت خود ادامه می‌دهند و علاوه بر پژوهش‌های بنیادی، در پروژه‌هایی مانند توسعه روش‌های نوین برای مدیریت و کاهش پسماندهای هسته‌ای نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.