تم إعادة إشعال مصادم الهادرونات الكبير اليوم (5 يوليو) ومن المتوقع أن يصطدم بالجسيمات معًا عند مستويات طاقة لم يسبق لها مثيل من قبل.
ال مصادم هادرون كبير (LHC) هو أكبر وأقوى مسرع للجسيمات في العالم. تقع سيرن بالقرب من جنيف بسويسرا ، تم إطلاق الحلقة التي يبلغ طولها 17 ميلاً (27 كيلومترًا) اليوم بعد قضاء أربع سنوات دون اتصال بالإنترنت لإجراء ترقيات. بمجرد اكتمال هذه الإصلاحات ، يرغب العلماء في استخدام المسرع العملاق لتحطيم البروتونات لتسجيل طاقات تصل إلى 13.6 تريليون إلكترون فولت (TeV) – وهو مستوى طاقة يجب أن يزيد من فرص أن ينتج المسرع جزيئات لم يلاحظها العلم بعد. .
أدت التحسينات التي أدخلت على حزم جسيمات المسرع إلى أكثر من مجرد زيادة نطاق طاقتها ؛ زيادة مستوى الانضغاط ، مما يجعل الحزم أكثر كثافة للجسيمات ، سيزيد من احتمالية حدوث تصادم لدرجة أن المسرع يجب أن يلتقط تفاعلات جسيمية أكثر في دورته الثالثة مما فعل في تجربتيه السابقتين مجتمعتين. خلال الفترتين السابقتين ، من 2009 إلى 2013 ومن 2015 إلى 2018 ، كان ذرة لقد عززت Smasher فهم الفيزيائيين لكيفية تفاعل اللبنات الأساسية للمادة – تسمى النموذج القياسي – وأدى إلى اكتشاف التنبؤ الطويل بوزون هيغزالجسيم المراوغ الذي يعطي كل المادة كتلتها.
متعلق ب: تم اكتشاف “الجسيم X” من فجر الزمن داخل مصادم الهادرونات الكبير
ولكن ، على الرغم من تجارب المسرعات ، التي أنتجت 3000 ورقة علمية حول العديد من الاكتشافات الصغيرة والتلميحات المثيرة للفيزياء الأعمق ، لم يجد العلماء بعد دليلًا قاطعًا على وجود جسيمات جديدة أو فيزياء جديدة تمامًا. بعد هذا التحديث ، يأملون أن يتغير ذلك.
“سنقيس قوى تفاعلات بوزون هيغز مع المادة ونفرض الجسيمات بدقة غير مسبوقة ، وسنواصل بحثنا في تحلل بوزون هيغز حتى مادة سوداء الجسيمات بالإضافة إلى البحث عن بوزونات هيجز الإضافية “، أندرياس هوكر ، المتحدث باسم LHC تعاون أطلسمشروع دولي يضم فيزيائيين ومهندسين وفنيين وطلاب وموظفي دعم ، قال في أ بيان (يفتح في علامة تبويب جديدة).
داخل الحلقة الموجودة تحت الأرض بطول 27 كم للمصادم LHC ، تنتقل البروتونات بسرعة تقترب من سرعة الضوء قبل الاصطدام. النتيجة؟ تتشكل جزيئات جديدة وغريبة في بعض الأحيان. كلما زادت سرعة هذه البروتونات ، زادت طاقتها. وكلما زادت الطاقة ، زادت كتلة الجزيئات التي يمكن أن تنتجها عندما تصطدم. تكتشف قواطع الذرة مثل LHC الجسيمات الجديدة المحتملة من خلال البحث عن نواتج تحلل منبهة ، لأن الجسيمات الثقيلة عادة ما يكون لها عمر قصير وتتحلل على الفور إلى جسيمات أخف.
يتمثل أحد أهداف LHC في تطوير النموذج القياسي ، وهو الإطار الرياضي الذي يستخدمه الفيزيائيون لوصف جميع الجسيمات الأساسية المعروفة في كون والقوى التي يتفاعلون بواسطتها. على الرغم من أن النموذج كان موجودًا في شكله النهائي منذ منتصف السبعينيات ، إلا أن علماء الفيزياء بعيدون عن الرضا عنه ويبحثون باستمرار عن طرق جديدة لاختباره ، وإذا حالفهم الحظ ، اكتشفوا فيزياء جديدة ستؤدي إلى فشلها.
وبالفعل ، فإن النموذج ، على الرغم من كونه الأكثر شمولاً ودقة حتى الآن ، به أوجه قصور هائلة ، مما يجعله غير قادر تمامًا على شرح مصدر قوة الجاذبية من أين تأتي المادة المظلمة ، أو سبب وجود مادة أكثر بكثير من المادة المضادة في الكون.
بينما يريد الفيزيائيون استخدام المسرّع الذي تمت ترقيته لفحص قواعد النموذج القياسي ومعرفة المزيد عن بوزون هيغز ، فإن الترقيات إلى الكاشفات الأربعة الرئيسية لمصادم الهادرونات الكبير تضعه أيضًا في وضع جيد للبحث عن فيزياء أبعد مما هو معروف بالفعل. تمت ترقية كواشف LHC الرئيسية – ATLAS و CMS – لجمع أكثر من ضعف البيانات التي جمعوها سابقًا في مهمتهم الجديدة للبحث عن الجسيمات التي يمكن أن تستمر من خلال تصادمين ؛ وكاشف LHCb ، الذي يجمع الآن 10 مرات بيانات أكثر من ذي قبل ، سوف يبحث عن فواصل في التناظرات الأساسية للكون وتفسيرات سبب احتواء الكون على مادة أكثر من المادة المضادة.
متعلق ب: يكتشف الفيزيائيون جسيمًا لم يسبق له مثيل جالسًا على الطاولة
خلال هذا الوقت ، سيتم تشغيل كاشف ALICE لدراسة تصادمات الأيونات عالية الطاقة ، والتي سيزداد عددها المسجل بمقدار 50 مرة مقارنة بالتشغيلات السابقة. عند تحطمها معًا ، تنتج الأيونات – النوى الذرية المشحونة كهربائيًا عن طريق إزالة الإلكترونات من غلافها المداري – حساءًا دون ذريًا بدائيًا يسمى بلازما كوارك-غلوون ، وهي حالة من المادة كانت موجودة فقط لأول ميكرو ثانية بعد الانفجار العظيم.
بالإضافة إلى هذه الجهود البحثية ، ستقوم العديد من المجموعات الصغيرة بالتحقيق في جذور الألغاز الأخرى في الفيزياء من خلال التجارب التي تبحث في الجزء الداخلي من البروتونات. التحقيق في سلوك الأشعة الكونية؛ وابحث عن أحادي القطب المغناطيسي طويل النظرية ، وهو جسيم افتراضي عبارة عن مغناطيس معزول بقطب مغناطيسي واحد فقط. بالإضافة إلى ذلك ، هناك تجربتان جديدتان ، تسمى FASER (تجربة البحث الأمامي) و SND (كاشف التشتت والنيوترينو) ، والتي أصبحت ممكنة من خلال تركيب كاشفين جديدين أثناء الإغلاق الأخير للمسرع. سيبحث FASER عن الجسيمات شديدة الإضاءة والضعيفة التفاعل ، مثل النيوترينوات والمادة المظلمة ، وسيبحث SND حصريًا النيوترينواتالجسيمات الشبحية التي يمكن أن تمر عبر معظم المادة دون التفاعل معها.
إن علماء فيزياء الجسيمات متحمسون بشكل خاص للبحث عن الأكسيون ، وهو جسيم افتراضي غريب لا يصدر أو يمتص أو يعكس الضوء ، وهو المشتبه به الرئيسي في تكوين المادة المظلمة.
يجب أن تستمر الجولة الثالثة من LHC لمدة أربع سنوات. بعد هذا الوقت ، سيتم إيقاف الاصطدامات مرة أخرى لمزيد من الترقيات التي ستدفع المصادم LHC إلى مستويات طاقة أعلى. عند ترقيته وإعادته إلى الخدمة في عام 2029 ، من المتوقع أن يلتقط المصادم LHC عالي اللمعان 10 أضعاف البيانات من الدورات الثلاث السابقة مجتمعة.
نُشرت في الأصل على Live Science.
