موضوع مقاله: برخورددهنده هادرونی بزرگ | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # برخورددهنده هادرونی بزرگ | مقدمه: این برخورددهنده توسط سازمان اروپایی برای تحقیقات هسته‌ای (CERN) بین سال‌های ۱۹۹۸ تا ۲۰۰۸ میلادی در همکاری با ۱۰٬۰۰۰ دانشمند و صدها دانشگاه و آزمایشگاه از بیش از ۱۰۰ کشور جهان ساخته شد. | ## بخش 1: برخورددهنده هادرونی بزرگ | این برخورددهنده در تونلی با محیط ۲۷ کیلومتر و در عمق ۱۷۵ متری زیر مرز سوئیس-فرانسه نزدیک ژنو قرار دارد. اولین برخوردها در ۲۰۱۰ در انرژی ۳٫۵ ترا الکترون‌ولت (TeV) به ازای هر اشعه ثبت شد که حدود چهار برابر رکورد جهان تا پیش از آن بود. پس از ارتقائاتی انرژی آن به TeV ۶٫۵ به ازای هر اشعه رسید (در مجموع TeV ۱۳ انرژی برخورد، رکورد کنونی جهان). این برخورددهنده چهار نقطه تقاطعی دارد که در آن مکان‌ها ذرات با هم برخورد می‌کنند. هفت شناساگر، هرکدام به گونه‌ای طراحی شده‌اند تا پدیده‌های متفاوتی را تشخیص دهند که حول تقاطع تقاطع واقع شده‌اند. LHC در وهله اول پرتوهای پروتونی را برخورد می‌دهد، اما همچنین قادر است اشعه‌هایی از یون‌های سنگین همچون سرب را شتاب داده تا برخوردهای سرب-سرب و پروتون-سرب را اغلب به مدت یک ماه در سال انجام دهد. هدف LHC این است تا امکان آزمایش پیش‌بینی‌های مرتبط با نظریات مختلف در فیزیک ذرات را به فیزیکدانان دهد که شامل این موارد است: سنجش خواص بوزون هیگز، جست و جو برای خانواده بزرگی از ذرات جدید پیش‌بینی شده توسط ابرتقارن و سایر مسائل لاینحل در فیزیک ذرات. شناخته شده‌ترین هادرون‌ها شامل باریون‌هایی چون پروتون‌ها و نوترون‌هاست؛ همچنین هادرون‌ها شامل مزون‌هایی چون پیون‌ها و کائون‌هاست که طی آزمایش‌های پرتوهای کیهانی در اواخر دهه ۱۹۴۰ و اوایل ۱۹۵۰ میلادی کشف شدند. برخورددهنده نوعی شتاب‌دهنده ذرات است که دو پرتوی ذرات را در جهت مخالف چنان به سوی هم می‌آورد که با یکدیگر برخوردکنند. در فیزیک ذرات، گرچه که ساخت برخورددهنده‌ها سخت‌تر اند، اما ابزار تحقیقاتی قدرتمندی اند، چرا که نسبت به چیدمان‌های «هدف ثابت» دارای مرکز ثقل انرژی بالاتری می‌باشند. | ## بخش 2: برخورددهنده هادرونی بزرگ | تحلیل محصولات جانبی چنین برخوردهایی به دانشمندان شواهد خوبی از ساختار جهان زیراتمی و قوانین طبیعت حاکم بر آن‌ها را ارائه می‌نماید. بسیاری از این محصولات جانبی تنها در برخوردهایی با انرژی بالا تولید شده و پس از بازه‌های زمانی بسیار کوتاهی واپاشی می‌نمایند. اهداف بسیاری از فیزیک‌دانان امیدوارند که برخورددهنده هادرونی بزرگ به یافتن پاسخ برخی از سؤالات بنیادین باز در فیزیک کمک کند، سؤالاتی در رابطه با قوانین پایه‌ای حاکم بر برهمکنش‌ها و نیروهای بین اشیاء بنیادی، ساختار عمیق فضا و زمان و بخصوص روابط درونی بین مکانیک کوانتومی و نسبیت عام. همچنین برای فهمیدن این که احتمال درستی کدام نسخه از مدل‌های علمی کنونی وجود دارد به داده‌های بیشتری از آزمایش‌های ذرات پرانرژی نیاز است، بخصوص برای انتخاب بین مدل استاندارد و مدل بدون هیگز و ارزیابی پیش‌بینی‌هایشان و نتیجتاً توسعه نظری بیشتر. مسائلی که در برخوردهای LHC مورد کاوش قرار گرفته شامل این موارد اند: آیا جرم ذرات بنیادین توسط سازوکار هیگز و از طریق شکستن تقارن برهمکنش الکتروضعیف صورت می‌پذیرد؟"... آیا ابعاد اضافی که توسط مدل‌های مختلف و براساس نظریه ریسمان‌ها پیش‌بینی شده‌است وجود داشته و ما قادر به آشکار سازیشان هستیم؟ سایر سؤالات بازی که ممکن است با استفاده از برخورد ذرات پر انرژی مورد کاوش قرار گیرد ازین قرارند: اکنون هم معلوم است که الکترومغناطیس و نیروی هسته‌ای ضعیف مظاهر متفاوتی از یک نیروی واحد به نام نیروی الکتروضعیفند. ممکن است LHC بتواند شفاف نماید که آیا نیروی الکتروضعیف و نیروی هسته‌ای قوی نیز به‌طور مشابه همچون پیش‌بینی‌هایی که توسط نظریات وحدت بزرگ پیش‌بینی شده‌است صرفاً مظاهر متفاوتی از یک نیروی واحد جهانی هستند یا خیر. چرا نیروی بنیادین چهارم (گرانش) چندین مرتبه بزرگی ضعیف تر از سایر سه نیروی بنیادی است؟ تصور بر این بوده که این نوع پلاسما در جهان اولیه و در اشیاء نجومی فشرده و عجیب امروزین وجود داشته‌است. | ## بخش 3: برخورددهنده هادرونی بزرگ | این سؤال توسط برخوردهای یون سنگینی که عمدتاً در آلیس و همچنین CMS، اطلس و LHCb انجام می‌شود، مورد تحقیق قرار خواهد گرفت. اولین یافته‌ها در ۲۰۱۰ مشاهده و در ۲۰۱۲ منتشر شدند که پدیدهٔ «خاموش‌سازی جت» را در برخوردهای یون سنگین تأیید کردند. خط زمانی عملیات تاریخ رویداد ۱۰ سپتامبر ۲۰۰۸سرن با موفقیت اولین پروتون‌ها را حول کل مدار تونلی طی مراحلی شلیک کرد. ۱۹ سپتامبر ۲۰۰۸فرونشانی مغناطیسی در حدود ۱۰۰ آهنربای خمیده در قطاع‌های ۳ و ۴ رخ دادند که موجب از دست رفتن حدود ۶ تن هلیوم مایع گشت. ۳۰ سپتامبر ۲۰۰۸اولین برخوردهای پرانرژی برنامه‌ریزی شدند اما به دلیل سانحه عقب افتادند. ۲۳ نوامبر ۲۰۰۹اولین برخورد ذرات در تمامی چهار آشکارساز در انرژی 450 GeV روی دادند. ۳۰ نوامبر ۲۰۰۹LHC اولین شتابدهنده ذرات پرانرژی جهان می‌شود که به 1.18 TeV در هر اشعه رسیده و رکورد 0.98 TeV به ازای هر پرتو که به مدت هشت سال در دست تواترون بود را شکست. ۱۵ دسامبر ۲۰۰۹اولین نتایج علمی، ۲۸۴ برخورد در آشکارساز آلیس را پوشش می‌دهد.خاموشی طویل ۱ ۷ مارس ۲۰۱۵تزریق تست‌ها برای اجرای دوم و ارسال پروتون‌ها به سمت LHCb و ALICE. | ## جمع‌بندی | ۱۰ دسامبر ۲۰۱۸پایان عملیات فیزیک ۲۰۱۸ و شروع خاموشی طویل ۲.خاموشی طویل ۲ ۲۲ آوریل ۲۰۲۲LHC مجدداً عملیاتی می‌شود.