مصادم الهادرون: ما الذي يمكن أن يكشفه تحطيم الجسيمات دون الذرية؟

ما هو مصادم الهادرونات الكبير؟

في أبسط صوره ، يعتبر مصادم الهادرونات الكبير آلية تخلق حزمًا مضبوطة من الجسيمات الذرية ودون الذرية ، والتي يتم بعد ذلك تصادمها. باستخدام مستشعرات متقدمة للغاية ، يمكن جمع البيانات ودراستها من الاصطدامات ، والتي يمكن أن تكشف بإيجاز عن الجسيمات الأصغر التي تتكون منها تلك التي تصطدم. تم استخدام عملية الاصطدام لإنشاء ما يوصف بانفجار كبير مصغر ، مما يساعد على إلقاء الضوء على الظروف في اللحظات الأولى من إنشاء الكون.

يتكون المصادم LHC من حلقة تحت الأرض بطول 27 كيلومترًا من “مغناطيسات فائقة التوصيل” وهياكل معززة للطاقة تساعد حزم الجسيمات على السفر بسرعة قريبة من سرعة الضوء. الحلقة متصلة بنظام توزيع للهيليوم السائل ، والذي يحافظ على المغناطيس عند -271.3 درجة مئوية ، وهي درجة حرارة أبرد من الفضاء .

بدأ المصادم ، الذي استغرق تخطيطه وبنائه حوالي ثلاثة عقود ، العمل في 10 سبتمبر 2008. وتم إغلاقه في عامي 2013 و 2018 لإجراء ترقيات. ستشمل التجربة الحالية تصادمات عند مستوى قياسي بلغ 13.6 تريليون إلكترون فولت ، مما يسمح بزيادة معدلات الاصطدام وزيادة طاقة الاصطدام.

وقال مايك لامونت : “هذه زيادة كبيرة ، مما يمهد الطريق لاكتشافات جديدة”.

بدأ المصادم في العمل في أبريل للارتقاء إلى المستوى المطلوب لإجراء التجارب.

ما الذي تم اكتشافه من قبل؟

قال بريان كول ، أستاذ الفيزياء النووية التجريبية في جامعة كولومبيا ، إن أكثر الاكتشافات البارزة من المصادم هو تأكيد وجود بوزون هيغز ، وهو جسيم دون ذري “يوفر أساسًا أصل الكتلة”. الجزيرة وقت الاكتشاف .

الكتلة هي إحدى الخصائص الأساسية للمادة ، والتي تتكون منها جميع المكونات الفيزيائية للكون. لهذا السبب ، ساعد جسيم بوزون هيغز العلماء في شرح عدة ظواهر ، بما في ذلك كيفية تكتل الذرات.

يمكن أن يساعد أيضًا في الكشف عن تفاصيل حول كيفية تشكل الكون.

قال كول: “نحن نعلم أنه في وقت مبكر جدًا من الكون ، حدثت فترة ما يسمى التضخم ، عندما نما الكون بسرعة مذهلة على مدى جزء من المليار من المليار من الثانية”. “ولا نعرف حتى الآن كيف حدث ذلك ، لكن من المحتمل أن يكون لذلك علاقة بجماعة هيغز.”

تم وضع نظرية وجود بوزون هيغز لأول مرة من قبل مجموعة من العلماء ، بما في ذلك بيتر هيغز ، الفيزيائي بجامعة إدنبرة ، في عام 1964 ، قبل ما يقرب من 50 عامًا من إثبات ذلك.

تم استخدام المصادم لاكتشاف العشرات مما يسمى بالجسيمات “غير الأولية” ، مما يعني الجسيمات التي تتجاوز البروتونات والنيوترونات والإلكترونات التي تشكل الذرة.

ما الذي يأمل العلماء في العثور عليه؟

سيسعى العلماء إلى مزيد من الدراسة لبوزون هيغز ، مع المصادم المحدث الذي يسمح بفهم أفضل لسلوك الجسيم.

يأمل العلماء أيضًا أن تساعد التكنولوجيا المتقدمة في اكتشاف علامات المادة المظلمة ، وهي مادة لا يمكن رؤيتها مباشرة ، ولكن من المعروف أنها موجودة بسبب تأثيرها على الأجسام التي يمكن ملاحظتها ، بما في ذلك جاذبيتها ، وفقًا لوكالة الفضاء الأمريكية ناسا. .

هناك أيضًا أمل في أن يساعد المصادم LHC في الإجابة عن السؤال عن سبب وجود مادة مضادة أقل بكثير في الكون مقارنةً بالمادة الشريكة لها ، عندما كان يجب إنتاج كليهما في أجزاء متساوية بعد الانفجار الأعظم.

في غضون ذلك ، مع بدء التجارب يوم الثلاثاء ، أعلن العلماء في CERN عن اكتشاف “جسيمات غريبة” جديدة يمكن أن توفر أدلة حول القوة التي تربط الجسيمات دون الذرية معًا.