تجربة سيرن.. أكبر تجربة عرفتها البشرية

نظرتنا للكون.. على وشك أن تتغير، حيث قام العلماء اليوم بإجراء أول تجربة ناجحة لفهم كيفية نشأة الكون، وذلك باستخدام جهاز “صادم الهدرون الكبير” المعروف اختصارًا بـ (LHC) والذي يقع في مجمع “سيرن” قرب مدينة جنيف في المنطقة الحدودية بين فرنسا وسويسرا، وتكلف إنشاؤه 6 مليارات دولار، وسيشارك في عملية تحليل النتائج 9 آلاف عالم حول العالم.

هذا الجهاز هو عبارة عن أكبر مسرع (معجل) جزئيات في العالم، بطول 27 كيلومترًا، وهو بذلك أكبر جهاز تم صنعه في تاريخ البشرية.

سيقوم العلماء بإطلاق شعاع من البروتونات في هذا المعجل وتسريعها لتصل إلى 99.99% من سرعة الضوء، ثم تعريضها لحوالي 7 تيرا (مليون مليون) إلكترون فولت من الطاقة، ثم تعريضها لشعاع من البروتونات في الاتجاه الآخر لإجبارها على الاصطدام.

ويتوقع العلماء أن يؤدي هذا كله إلى 600 مليون اصطدام في الثانية الواحدة، ينتج عن كل اصطدام آلاف الجزئيات التي سيتم رصدها وتحليلها للتعرف عليها ودراستها، ولنتخيل معًا طبيعة وحجم أجهزة الاستشعار الهائلة التي تم صنعها بواسطة العلماء والمهندسين لتسجيل والتقاط هذا العدد الخرافي من الاصطدامات متناهية الصغر في الثانية الواحدة.

التجربة التي تمت حتى الآن هي النجاح في إطلاق شعاع بروتونات في اتجاه واحد ووصولها للطرف الآخر إلى النقطة النهائية المحددة لها بنجاح، والخطوة التالية هي إطلاق شعاع البروتون المعاكس لإحداث عملية التصادم.

التجربة بالطبع هائلة جدًا وتُعتبر خلاصة العلم البشري خلال تاريخه، وتصنف على أنها أكبر تجربة علمية في تاريخ البشرية، ولنتعرف على بعض الحقائق والأرقام المذهلة (والمرعبة) لنعرف حجم التجربة:

وللمزيد من الحقائق عنه:

http://public.web.cern.ch/public/en/LHC/Facts-en.html

وهناك في المقابل مخاوف أبداها العديد من العلماء حول العالم من أن هذا الاصطدام قد يؤدي إلى حدوث ثقب أسود يقوم بابتلاع الأرض كلها! ولكن العلماء المشرفون على هذا المشروع رفضوا هذه الفكرة تمامًا.

حتى أن الأمر أثار خيال كتاب قصص الخيال العلمي فكتب دان براون، مؤلف “شفرة دافنشي” رواية بعنوان “ملائكة وشياطين”، تخيل فيها مجتمعًا سريًا يريد أن يدمر الفاتيكان باستخدام قنبلة من المادة المضادة، تم سرقتها من معمل سيرن.

ومن الطريف أن علماء سيرن ردوا على هذه الرواية على موقعهم بأنه لا يوجد شيء اسمه قنبلة من المادة المضادة.

وللمزيد من المعلومات عن سيرن وعن الجهاز يمكنكم تنزيل “كتيب سيرن للأسئلة الشائعة“.

ولكن.. ما هي أصلًا مسرعات الذرات؟ وما هي نظرية الانفجار الكبير الذين يريدون محاكاتها؟ وما هو الثقب الأسود؟ وما هي المادة المضادة؟

هذه الأسئلة وغيرها نجيب عنها قريبًا..

للمزيد من الصور:

على سطح الأرض.. لا يُـمثل معهد “سيرن”، الذي يقع شمال غرب مدينة جنيف على الحدود الفرنسية السويسرية، شيئًا مُـلفتًا للانتباه، حيث لا يشاهد المرء سوى بعض البنايات المتفرقة. في المقابل، يختفي “الوحش” في مكان يقع 100 متر تحت سطح الأرض، ويتمثل في حلقة يبلغ طولها 27 كيلومترًا، مضافًا إليها حلقة أصغر حجمًا لمرحلة ما قبل تسريع الجزيئات و 4 أجهزة استشعار ضخمة جدًا مخصّـصة للاصطدامات.

يحتلّ المعجّـل التصادمي الجديد للجزيئات المعروف باسم LHC النّـفق الذي حُـفِـر في وقت سابق لاستضافة المعجّـل الكبير السابق (المعروف باسم LEP)، الذي وقع تفكيكه في عام 2000. بالإضافة إلى النفق الرئيسي، تشتمل شبكة الـ “سيرن” السفلية أنفاقًا أخرى مخصصة يُـطلق عليها اسم “العبور” (ده غير العبوووور للمستقبل 🙂 )، مثل هذا النفق الذي تمر عبره الأنابيب المخصصة لألياف الجزيئات الذاهبة من المعجّـل الأولي إلى المعجّـل الرئيسي.

في المواقع الأربعة التي تستقبل أجهزة الاستشعار، استوجب الأمر حفر كهوف عملاقة جدًا وإنزال الرجال والمعدّات من فوق سطح الأرض إليها بواسطة رافعات ضخمة.

لإنجاز عملية تسريع الجزيئات، يحتاج المعجّـل LHC إلى عدد كبير من قطع المغناطيس الضخمة، حيث يبلغ تعدادها 1746 قطعة موزّعة على 27 كيلومترًا، وهي المسافة الإجمالية للنفق. يوم 26 أبريل 2007، تستعدّ الرافعة لوضع قطعة المنغاطيس الأخيرة (بطول 15 مترًا ووزن 33 طنًا) في الموضع المخصص لها.

نظرًا لاشتمالها على عدد كبير جدًا من المكوّنات، تتزايد احتمالات تعرّض المعجّـل الجديد للجزيئات، للأعطاب الصغيرة. في الصورة، مهندسة تقوم بالتثبّـت من الأداء الإلكتروني لبعض وسائل القياس على إحدى قِـطع المغناطيس.

إجراءات تثبُـت في غرفة التبريد المعدّة لتجربة ATLAS، حيث ستخترق جزيئات غاز الأرغون السائل بدرجة حرارة 180° تحت الصفر، لتجعل منه مادة مضيئة وتترك الجزيئات بالتالي الأثر الدالّ على عبورها.