موقع د. محمود صبيح

نتابع أحبتي في الله .

مصادم الهدرونات الكبير (بالإنجليزية: Large Hadron Collider) (اختصاراً LHC) :

هو أضخم مُعجِّل جسيمات وأعلاها طاقة وسرعة، يستخدم هذا السينكروترون لمصادمة جسيمات دون ذرية وهي البروتونات بطاقة تصل إلى 7 تيراإلكترون فولت (1.12 ميكروجول). يعجّل فيض من البروتونات في دائرة المعجل إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء تصل طاقة حركتها 3.5 تيرا (1 تيرا =1012) إلكترون فولت TeV، وفي نفس الوقت يقوم المعجل بتسريع فيض آخر من البروتونات في الاتجاه العكسي (في أنبوب دائري آخر موازي للأول) إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء أيضا بحيث تصل طاقة حركته 3.5 تيرا إلكترون فولط. تحافظ على بقاء البروتونات المعجلة في أنبوب كل فيض منها الدائري البالغ طوله 27 كيلومتر مغناطيسات قوية جدا تستهلك طاقة كهربائية عالية تستلزم التبريد بالهيليوم السائل ذو درجة حرارة نحو 4 كلفن أي نحو 270 درجة تحت الصفر المئوي.[1][2].

بعد تسريع فيضي البروتونات إلى سرعة 3.5 تيرا إلكترون فولط في اتجاهين متضادين، يسلط فيضي البروتونات عند نقاط معينة للالتقاء والتصادم ببعضهما البعض، وتصبح طاقة التصادم بين كل بروتونين 7 تيرا إلكترون فولط. خصصت 4 نقاط لتصادم البروتونات على دائرة المعجل الكبرى البالغ محيطها 27 كيلومتر. وأنشئت عند تلك النقاط مكشافات (عدادات) لتسجيل نواتج التصادمات، ومن المتوقع أن تحتوي نواتج الاصطدام على جميع الجسيمات دون الذرية المعروفة لنا منها إلكترونات ومضاد الإلكترون وبروتونات ونقائض البروتونات وكواركات وغيرها، ويأمل العلماء اكتشاف جسيمات أولية جديدة لا نعرفها.

مصطلح هادرون يشير إلى الجسيمات التي تحتوي على الكواركات ومن تلك الجسيمات البروتون والنيوترون. بينما يمتلك البروتون شحنة كهربائية موجبة لا يمتلك النيوترون شحنة كهربائية. لهذا السبب يمكن تعجيل البروتونات في المعجل أو المصادم بواسطة تسليط مجال كهربائي عليها ومتواصلا عبر دائرة المعجل، ولا يمكن تعجيل النيوترونات. هذا يعني أن مصادم الهدرونات الكبير ما هو إلا معجل للبروتونات، ويسمى الكبير حيث أن دائرته يصل قطرها 27 كيلومتر على الحدود بين سويسرا وفرنسا بالقرب من مدينة جينيف وهو مبني 100 متر تحت الأرض بحيث لا تصل إليه أشعة كونية تشوش على قياساته

الغرض منه

أحدها سيتناول معظم الأسئلة الأساسية في الفيزياء، وهي مسائل متعلقة ببناء الكون وفهمها عن طريق فهم الجسيمات المكونة للكون، أنواعها وطرق التآثر بينها وأي فهم أعمق لقوانين الطبيعة ونشأة الكون، حاله، ومصيره.

ويوجد هذا المصادم في أنبوب محيط دائرة طوله 27 كيلومتر (17 ميل) على عمق 175 متر (570 قدم) تحت الحدود الفرنسية السويسرية بالقرب من مدينة جنيف.

تبنت المنظمة الأوروبية للبحث النووي (CERN) بناء مجمع مصادم الهادرونات الكبير، وذلك لشدة الشغف على ما يمكن تحصيله من اكتشافات عن الجسيمات الأولية، من خلال البحث العلمي للجسيمات عند السرعات العالية، وبصفة خاصة التحقق من وجود بوزون هيغز الافتراضي [3] والعائلة الكبيرة من الجسيمات الجديدة التي تنبأ بها التناظر الفائق.[4].

يقوم بتمويل مصادم الهدرونات الكبير المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية، وتعاون على بنائه أكثر من 10000 فيزيائي ومهندس من 100 دولة ومئات من الجامعات والمختبرات[5].

وتتعلق الاكتشفات التي سوف يحققها مصادم الهدرونات الكبير بالإجابة على مسائل أساسية في مجال الطبيعة، يخص الفيزيائيين منها قوانين التآثر بين القوى المختلفة المؤثرة على الجسيمات الأولية، وكيفية بناء الكون من تلك الجسيمات والزمان والمكان، والتأثير الكمومي لميكانيكا الكم والنظرية النسبية، حيث أن ما توصلنا إليه حتى الآن من نظريات لا يزال غامضا في مجمله. ذلك لأن كل من تلك النظريات يستطيع تفسير ركن من أجزاء الطبيعة ولا يستطيع تفسير أركان أخرى أوسع. من ضمن المسائل المرجو أن تجيب عليها نتائج مصادم الهدرونات الكبير المسائل الآتية: [6]

هل يوجد بوزون هيغز حقا الذي تفترضه نظرية هيغز؟

كيفية إعطاء جسيمات هيغز (أو حقل هيغز) جسيمات مثل الإلكترون، البروتون والنيوترون كتلتها وعلاقة القوة الضعيفة وانكسار التناظر خلال التفاعلات بين الجسيمات.

[7][8][9]
مسألة التناظر العظيم وهي خاصة بالنموذج الأساسي لتركيب الجسيمات الأولية وكذلك مسألة تناظر بوانكاريه، وظاهرة وجود نقيض لكل جسيم نجده في الطبيعة، مثل نقيض الإلكترون ونقيض البروتون وهكذا.

[10][11][12]
ما هو تفسير أن الإلكترون أخف من البروتون 1840 مرة ؟ ولماذا يكون نقيض البروتون أثقل 1840 مرة من نقيض الإلكترون؟ وتفسير كتل الكواركات وجميع الجسيمات الآخرى ، لماذا تلك الكتل بالذات؟
هل توجد أبعاد للكون أكثر من الثلاثة أبعاد المكونة من س ،ص ،ع (أو فوق-تحت، أمام-خلف، يمين-يسار)، بالإضافة إلى بعد الزمن؟ كما تفترضه نظرية الأوتار.
[13] ?[14]
ما هي طبيعة المادة المظلمة التي نشاهد تأثيرها في تشكيل الكون وتمثل 23% من مادة الكون؟

وتساؤلات أخرى تتعلق بـ :

هل التآثر الكهرومغناطيسي و القوة الشديدة المتحكمة في بناء نواة الذرة والقوة الضعيفة ، هل هي صور مختلفة لقوة جامعة وحيدة ، كما تفترضه نظرية التوحيد الكبرى؟
ما سبب أن قوة الجاذبية أضعف ببلايين بلايين المرات من القوى الأساسية في الكون؟
هل توجد كواركات أخرى غير معروفة؟
ما هو سبب انكسار التناظر بين المادة ونقيض المادة (CP violation)؟
ما هي طبيعة بلازما الكوارك-غلوون عند نشأة الكون؟

وسوف يختبر ذلك بواسطة مصادم الأيونات ALICE التابع لمصادم الهدرونات الكبير.