Cernیك لابراتورار اروپایی برای ذرات فیزیك است. در این لا براتوار بزرگترین وعمیق ترین آزمایشات و تحقیقات از سال 1954 برروی ذرات فیزیكی انجام می گرفته است. این لابراتوار در بیست كشور دنیا عضو داشته و لابراتوار اصلی آن در مرز سوئیس و غرب ژنو قرار دارد.تعداد كشور های عضو تا سال 2004 حدودا 36 كشور بوده كه از چهار قاره اروپا آمریكا ،آسیاو استرالیا می باشند.شامل اتریش،بلغارستان،جمهوری چك،دانمارك،فرانسه، آلمان ،ایتالیا، اسپانیا،سوئد و... است. كار cernتحقیق بر رویعلم واصول طبیعت می باشد.مانند ماده چیست ؟ازكجا می آید؟ و مطالب پیچیده تر مانند ستارگان،سیارات،والبته انسان.
پروژه شتاب دهنده ذرات LHC(large hadron collider)
پروژه شتاب ذرات یكی از مهم ترین پروژه های مركز تحقیقات هسته ای پروژه شتاب ذرات یكی از مهم ترین پروژه های مركز تحقیقات هسته ای cern می باشد كه با مدیریتcernو مشاركت 37 كشور دنیا از جمله آمریكا روسیه ...وایران مجموعه تجهیزات آن ساخته شده است كه مسئولیت مهم ایران در این پروژه عظیم12500تنی220تن تجهیزات سیلندر هاfcsومیزهای ساپورت كننده به نام hftable می باشد.
پروژه شتاب ذرات یكی از مهم ترین پروژه های مركز تحقیقات هسته ای پروژه شتاب ذرات یكی از مهم ترین پروژه های مركز تحقیقات هسته ای cern می باشد كه با مدیریتcernو مشاركت 37 كشور دنیا از جمله آمریكا روسیه ...وایران مجموعه تجهیزات آن ساخته شده است كه مسئولیت مهم ایران در این پروژه عظیم12500تنی220تن تجهیزات سیلندر هاfcsومیزهای ساپورت كننده به نام hftable می باشد.
شتاب دهنده چیست؟
LHCاحتیاج دارد به یك میدان مغناطیسی خیلی قوی كه بتواند اشعه های پروتونی را در یك محور نگه داشته كه این كار تقریبا با نرخ 100%ساخته شده است.
آشكار ساز های كه برخورد های ذرهای را در LHCمطالعه می كند بزرگتر و پیچیده تر از همیشه خواهند بود آنها سریعتر هم هستند تا جایی كه می توانند برخورد 800000000(800میلیون)ذره را در ثانیه اندازه بگیرند.
بیشتر آشكار ساز های فیزیك ذرهای اطراف یك سیستم مغناطیسی ساخته شده اند برای اندازه گیری شتاب ذرات پرتاب شده در LHCاز یك سوئیچ مغناطیسی فوق العاده به طول 12متر وقطر داخلی 6 متر و قدرت میدان 4 تسلا( 10 هزار برابر نیروی جاذبه زمین ) استفاده می شود. این بزرگترین آهنرباای است كه تا به حال در جهان ساخته شده است.
آشكار ساز های كه برخورد های ذرهای را در LHCمطالعه می كند بزرگتر و پیچیده تر از همیشه خواهند بود آنها سریعتر هم هستند تا جایی كه می توانند برخورد 800000000(800میلیون)ذره را در ثانیه اندازه بگیرند.
بیشتر آشكار ساز های فیزیك ذرهای اطراف یك سیستم مغناطیسی ساخته شده اند برای اندازه گیری شتاب ذرات پرتاب شده در LHCاز یك سوئیچ مغناطیسی فوق العاده به طول 12متر وقطر داخلی 6 متر و قدرت میدان 4 تسلا( 10 هزار برابر نیروی جاذبه زمین ) استفاده می شود. این بزرگترین آهنرباای است كه تا به حال در جهان ساخته شده است.
FCS وHF TABLE
سیستم FCS یا The Forward Calorimeter Shieldigشامل دو نیم پوسته می باشد. كه بالای میز نگه دارنده (HF)نصب می شود اولین كار FCSمحافظت از محیط تششعات رادیو اكتیو بوده و در درجه دوم كه در واقع مهمترین كار FCSاز لحاظ فنی می باشد ثابت نگه داشتن لبه گوه های Absorberمی باشد كه این مهم از طریق فیكس شدن گوه ها به شعاع داخلی بخش میانی fcsبه نامCentral housingصورت گرفته و بوسیله پیچهایی كه بر روی شعاع آن و خارج از مركز تعبیه شده اند قابل تنظیم هستند.یك نیمه كامل FCSشامل سه قسمت زیر می باشد:
سیستم FCS یا The Forward Calorimeter Shieldigشامل دو نیم پوسته می باشد. كه بالای میز نگه دارنده (HF)نصب می شود اولین كار FCSمحافظت از محیط تششعات رادیو اكتیو بوده و در درجه دوم كه در واقع مهمترین كار FCSاز لحاظ فنی می باشد ثابت نگه داشتن لبه گوه های Absorberمی باشد كه این مهم از طریق فیكس شدن گوه ها به شعاع داخلی بخش میانی fcsبه نامCentral housingصورت گرفته و بوسیله پیچهایی كه بر روی شعاع آن و خارج از مركز تعبیه شده اند قابل تنظیم هستند.یك نیمه كامل FCSشامل سه قسمت زیر می باشد:
1)پوسته مركزی –Central housing
2)پوسته راست بیرونی-right Outer Shielding
3)پوسته چپ بیرونی-Outer Shielding left
پوسته های چپ و راست به وسیله پیچهایی به پوسته مر كزی وصل شده و مجموعا بر روی میز hfقرار داده می شوند.در جهت شعاعی و از داخل به بیرون هر fcsاز یك ورق بلا ضخامت 100 میلی متر و بتون و پلی اتیلن قلیایی تشكیل شده است.
در قسمت بیرونی پوسته ورقهای نازك جوشكاری شده اند كه باعث به وجود آمدن فضای خالی جهت تزریق بتون می شوند .
در جهت موازی با محور اصلی و نزدیك به سطح بیرونی در پوشی به نام پلاگ(plug)نصب می شود كه ساختار كالریمترhfرا بر رویfcs كامل می سازد.
مشخصات:cms
طول6/21 متر-قطر بیرونی8/14متر-وزن12500تن
هر hfشامل یك جذب كننده قوی كه تقریبا از نیم میلیون فیبر نوری تشكیل شده است می باشد.
این جذب كننده تمام نوری را كه بوسیله گذر ذرات به وجود می آید ردیابی می كند
كاربد شتاب دهنده:
مهمترین موارد استفاده از كاركرد شتاب دهنده ها عبارت است از :
1)تولید انرژی
2)استفاده های دارویی و درمانی
3)اندازه گیری ابعاد ستارگان و سیارات و اجرام آسمانی
4)مشخص نمودن طول عمر اجسام طبیعی
1.تولید انرژی
جدید ترین طرح تولید انرژی در قرن 21 استفاده از شتاب ذرات فیزیكی می باشد.
استفاده از میدان الكتریكی ومغناطیسی برای شتاب دادن و كنترل ذرات بار دار الكتریكی تا مرز سرعت نور است.
این سیستم ها قادر هستند سرعت الكترون ها و پروتو ن ها را تا مرز سرعت نور شتاب دهند. وقتی ذرات تا این حدود شتاب گرفتند سطح انرژی آنها چند میلیون برابر می شود و دارای انرژی عظیم وفراوانی می شود.
در آزمایشگاه فومی در آمریكا قادر است ذرات پروتون را تا یك تریلون الكترون ولت شتاب دهد.
اگر ما به وسیله این شتاب دهنده پروتون های یك گرم هیدروژن معمولی كه در آب زیاد است را تزریق كنیم وشتاب دهیم انرژی پروتون ها برابر خواهخد شد با انرژی26میلیارد كیلو وات ساعت انرژی كه برابر شكافت 1200 كیلو گرم اورانیوم یا 15 میلیون بشكه نفت.
استفاده دارویی
از شتاب دهند ها به دو صورت دردرمان بیماری استفاده می شود یكی به صورت تصویری یا انگارشی و دوم به صورت معالجه مدت دار.
یك نوع عیب یابی در مان اتمی اخیرا به ما اطلاعات ارزشمندی را رائه می دهد چرا كه مواد رادیو اكتیو از نوع خاص می تواند می توانند بدون خطر به داخل بدن بیمار تزریق شوند.و بر روی بافتها واعصابی كه فرمان داده شده اند اثر می گذارند و سپس ردیابی و آنالیز اطلاعاتی راجع به عملكرد بدن ومتابولیسم آن به ما می دهند.
درمان دراز مدت
این نوع معالجه درمانی در طول زمان جهت حدود نیمی از تمامی افراد سرطانی استفاده می شود كه یك نوع جراحی بیو لوژیكی محسوب می شوند پس از ورود به بدن بیمار سرطانی این ذره فقط بر روی dnaاثر گذاشته وبا جداكردن یا بریدن dnaهای مزاحم و عقیم كردن آنها مانع از تكثیر سلولی می شود.اشعه xو اشعه های الكترونی از یك شتاب دهنده خطی شبیه به نمونه های در cernاما در ابعاد كوچكتر تولید میشوند.
تحقیقات از ویروس تا ستارگان:
اندازه گیری ابعاد وساختمان ویروسها واینكه چگونه و چه مدت زندگی می كنند و یا اتفاقاتی كه در وسط ستارگان می افتد.
همچنین به وسیله ذرات شتاب دهنده می توان شهاب سنگ هارا یا اجرام آسمانی سرگردان را كه كره زمین را در معرض خطر قرار می دهند را نابود كرده وبه انرژی تبدیل نمود و از انرژی به دست آمده استفاده نمود.
از شتاب دهنده می توان در علوم زمین شناسی و شیمی استفاده كرد به عنوان مثال مشخص نمودن طول عمر اجسام روی كره زمین همانگونه كه می دانید تمام موجودات در كره زمین از كربن استفاده می كنندونیز پس میدهند.كربن ها به دو نوع12(دارای 6 نوترون و6پروتون)14(2 نوترون اضافه نسبت به كربن 12 می باشد).
نصف عمر كربن 14 برابر 5730 سال است بدین ترتیب هر تعداد اتمهای كربن14 اتمی را كه یك موجود زنده زندگی خود را با آن شروع می كند پس از 5730 سال نیمی از آنها با قی مانده است. تا مادامی كه یك حیوان یا .. زنده است نسبت بین كربن 12 و14 همیشه ثابت باقی می ماند
اما هنگامی كه می میرد تعداد كربنهای 14 با آهنگ كندی كاهش می یابد وتناسب كربنها بر هم می خورد ،شتاب دهنده وزنی این تناسب را اندازه گیری كرده وبه ما می فهماند كه موجود زنده در چه زمانی در قید حیات بوده است.
انواع شتاب دهنده ها:
1)شتاب دهنده خطی
2)شتاب دهنده مداری
3)شتاب دهنده سیلكووترون
ساخت و نگه داری آن كم هزینه وآسان است و در ضمن می توان این سیستم های مولد را در ابعاد و مقیاس های مختلف ساخت.(ساخت یك شتاب دهنده خطی به طول100متر و ولتاژ1-میلیون ولت است قادر است انرژی معادل انرژی یك گیگا الكترون ولت تولید نمودكه معادل است با انرژی 26 میلیون كیلو وات ساعت است.)
اگر موفق شویم 50% ازانرژی این شتاب دهنده استفاده كنیم شتاب دهنده قادر است معادل 20 هزار نیروگاه اتمی در مقیاس نیروگاه اتمی هزار مگاواتی نیروگاه بوشهر تولید كند.وقادر است 20 میلیون مگا وات انرژی تولید كند.علاوه بر آن از حرارت و گرمای تولید شده می توان برای بخار كردن آب دربا و تولید آب شیرین استفاده كرد.محاسبات نشان داده است كه این سیستم قادر است در سال معادل بارندگی سالیانه كشور آب شیرین تولید كند بدون اینكه هوا را آلوده كند یا مشكلاتی از قبیل زباله های هسته ای یا پسمانده و آلودگی ایجاد كند.
سوخت مصرفی آن تنها چند گرم هیدروژن معمولی است.انرژی تولیدی از یك دستگاه شتاب دهنده یك گیگا الكترون ولت است كه با انرژی 2500000 لیتر بنزین خواهد بود. بنابر این اگر به مدت یك سال كار كند انرژی معادل500میلیارد بشكه نفت انرژی تولید می كند.ارزش اقتصادی آن انرژی معادل 2 برابر ذخایر نفت عربستان سعودی است.
مزایا این سیستم:
میتوان در ابعاد واندازه های مختلف ساخت
نگهداری آن آسان است
هیچگونه ذ باله ای تولید نمی كند
محصول نهایی آن آب خالص یا بخار آب است
منبع عظیمی از انرژی ذخیره شده وعمر منابع انرژی نا محدود می شود.
دانشمندان با بکارگیری آزمایشی پرهزینه در مرز سوئیس و فرانسه ، تلاش تازه ای را برای پی بردن به علت پیدایش هستی شروع کرده اند.
به گزارش آریا به نقل از شبکه تلویزیونی الجزیره انگلیسی ؛ گروهی از دانشمندان اروپایی به شدت تلاش می کنند یکی از بزرگترین معماهای جهانی را که همانا چگونگی پیدایش هستی است، حل کنند .این دانشمندان سالها وقت گذاشتند و میلیاردها دلار روی یک طرح هزینه کرده اند تا پاسخ این معما را پیدا کنند.برخی از منتقدان می گویند اجرا کردن این طرح ازمایشی درصورت بروز هر گونه اشتباه می تواند به یک فاجعه تبدیل شود و پیامدهای منفی برای کره زمین داشته باشد.
در عمق صد متری زیر زمین در مرز سوئیس و فرانسه گروهی از دانشمندان هستند که می خواهند تاریخ پیدایش جهان را بازسازی کنند.در تونلی که بین دو کشور احداث شده است لوله ها و سیم ها وتجهیزات پیشرفته زیادی نصب شده اند هدف از نصب این تجهیزات تکرار کردن "انفجار بزرگ" در زمان پیدایش هستی و میکرو ثانیه های بعد از ان است .دانشمندان می گویند زمانی که انفجار بزرگ رخ داد جهان هستی شروع به تشکیل شدن کرد.
دانشمندان دراین ازمایشگاه زیر زمینی به کمک میلیاردها ذره کوچک میکروسکوپی که پروتون نام دارند درنظر دارند این ازمایش ها را انجام دهند .دانشمندان در داخل لوله هایی که درطول این تونل بیست و هفت کیلومتری کشیده شده اند پروتون ها را دریک لوله به یک سمت و در دیگر لوله ها به طرف مخالف ارسال می کنند این ذرات در یک نقطه که شبیه یک محفظه است به یکدیگر برخورد می کنند در ز مان برخورد ،تعداد ذرات عبوری درمدت یک ثانیه باید هشتصد میلیون باشد که این تعداد برای ازمایش بسیار حیاتی است دانشمندان می گویند "مدت زمان کمتر از یک ثانیه" که بعد ازبرخورد طی می شود برای پی بردن به علت پیدایش هستی بسیار مهم است . این طرح که در ازمایشگاه سرن (Cern ) سوئیس به مدت چهارده سال دنبال می شود هشت میلیارد دلار هزینه داشته است .این طرح چند ملیتی است و کشورهای مختلف هزینه های ان را تامین می کنند.
اما نگرانی ای که وجود دارد این است که این ازمایش ممکن است سیاه چالی به وجود اورد و باعث شود که بخش هایی از کره زمین به درون آن کشیده شوند. قرار است این برخورد عظیم ذرات درسال دوهزار وهشت انجام شود دوازده ماه بعد ازاین برخورد نتیجه تحقیق اعلام خواهد شد.
2)پوسته راست بیرونی-right Outer Shielding
3)پوسته چپ بیرونی-Outer Shielding left
پوسته های چپ و راست به وسیله پیچهایی به پوسته مر كزی وصل شده و مجموعا بر روی میز hfقرار داده می شوند.در جهت شعاعی و از داخل به بیرون هر fcsاز یك ورق بلا ضخامت 100 میلی متر و بتون و پلی اتیلن قلیایی تشكیل شده است.
در قسمت بیرونی پوسته ورقهای نازك جوشكاری شده اند كه باعث به وجود آمدن فضای خالی جهت تزریق بتون می شوند .
در جهت موازی با محور اصلی و نزدیك به سطح بیرونی در پوشی به نام پلاگ(plug)نصب می شود كه ساختار كالریمترhfرا بر رویfcs كامل می سازد.
مشخصات:cms
طول6/21 متر-قطر بیرونی8/14متر-وزن12500تن
هر hfشامل یك جذب كننده قوی كه تقریبا از نیم میلیون فیبر نوری تشكیل شده است می باشد.
این جذب كننده تمام نوری را كه بوسیله گذر ذرات به وجود می آید ردیابی می كند
كاربد شتاب دهنده:
مهمترین موارد استفاده از كاركرد شتاب دهنده ها عبارت است از :
1)تولید انرژی
2)استفاده های دارویی و درمانی
3)اندازه گیری ابعاد ستارگان و سیارات و اجرام آسمانی
4)مشخص نمودن طول عمر اجسام طبیعی
1.تولید انرژی
جدید ترین طرح تولید انرژی در قرن 21 استفاده از شتاب ذرات فیزیكی می باشد.
استفاده از میدان الكتریكی ومغناطیسی برای شتاب دادن و كنترل ذرات بار دار الكتریكی تا مرز سرعت نور است.
این سیستم ها قادر هستند سرعت الكترون ها و پروتو ن ها را تا مرز سرعت نور شتاب دهند. وقتی ذرات تا این حدود شتاب گرفتند سطح انرژی آنها چند میلیون برابر می شود و دارای انرژی عظیم وفراوانی می شود.
در آزمایشگاه فومی در آمریكا قادر است ذرات پروتون را تا یك تریلون الكترون ولت شتاب دهد.
اگر ما به وسیله این شتاب دهنده پروتون های یك گرم هیدروژن معمولی كه در آب زیاد است را تزریق كنیم وشتاب دهیم انرژی پروتون ها برابر خواهخد شد با انرژی26میلیارد كیلو وات ساعت انرژی كه برابر شكافت 1200 كیلو گرم اورانیوم یا 15 میلیون بشكه نفت.
از شتاب دهند ها به دو صورت دردرمان بیماری استفاده می شود یكی به صورت تصویری یا انگارشی و دوم به صورت معالجه مدت دار.
یك نوع عیب یابی در مان اتمی اخیرا به ما اطلاعات ارزشمندی را رائه می دهد چرا كه مواد رادیو اكتیو از نوع خاص می تواند می توانند بدون خطر به داخل بدن بیمار تزریق شوند.و بر روی بافتها واعصابی كه فرمان داده شده اند اثر می گذارند و سپس ردیابی و آنالیز اطلاعاتی راجع به عملكرد بدن ومتابولیسم آن به ما می دهند.
درمان دراز مدت
این نوع معالجه درمانی در طول زمان جهت حدود نیمی از تمامی افراد سرطانی استفاده می شود كه یك نوع جراحی بیو لوژیكی محسوب می شوند پس از ورود به بدن بیمار سرطانی این ذره فقط بر روی dnaاثر گذاشته وبا جداكردن یا بریدن dnaهای مزاحم و عقیم كردن آنها مانع از تكثیر سلولی می شود.اشعه xو اشعه های الكترونی از یك شتاب دهنده خطی شبیه به نمونه های در cernاما در ابعاد كوچكتر تولید میشوند.
تحقیقات از ویروس تا ستارگان:
اندازه گیری ابعاد وساختمان ویروسها واینكه چگونه و چه مدت زندگی می كنند و یا اتفاقاتی كه در وسط ستارگان می افتد.
همچنین به وسیله ذرات شتاب دهنده می توان شهاب سنگ هارا یا اجرام آسمانی سرگردان را كه كره زمین را در معرض خطر قرار می دهند را نابود كرده وبه انرژی تبدیل نمود و از انرژی به دست آمده استفاده نمود.
از شتاب دهنده می توان در علوم زمین شناسی و شیمی استفاده كرد به عنوان مثال مشخص نمودن طول عمر اجسام روی كره زمین همانگونه كه می دانید تمام موجودات در كره زمین از كربن استفاده می كنندونیز پس میدهند.كربن ها به دو نوع12(دارای 6 نوترون و6پروتون)14(2 نوترون اضافه نسبت به كربن 12 می باشد).
نصف عمر كربن 14 برابر 5730 سال است بدین ترتیب هر تعداد اتمهای كربن14 اتمی را كه یك موجود زنده زندگی خود را با آن شروع می كند پس از 5730 سال نیمی از آنها با قی مانده است. تا مادامی كه یك حیوان یا .. زنده است نسبت بین كربن 12 و14 همیشه ثابت باقی می ماند
اما هنگامی كه می میرد تعداد كربنهای 14 با آهنگ كندی كاهش می یابد وتناسب كربنها بر هم می خورد ،شتاب دهنده وزنی این تناسب را اندازه گیری كرده وبه ما می فهماند كه موجود زنده در چه زمانی در قید حیات بوده است.
انواع شتاب دهنده ها:
1)شتاب دهنده خطی
2)شتاب دهنده مداری
3)شتاب دهنده سیلكووترون
ساخت و نگه داری آن كم هزینه وآسان است و در ضمن می توان این سیستم های مولد را در ابعاد و مقیاس های مختلف ساخت.(ساخت یك شتاب دهنده خطی به طول100متر و ولتاژ1-میلیون ولت است قادر است انرژی معادل انرژی یك گیگا الكترون ولت تولید نمودكه معادل است با انرژی 26 میلیون كیلو وات ساعت است.)
اگر موفق شویم 50% ازانرژی این شتاب دهنده استفاده كنیم شتاب دهنده قادر است معادل 20 هزار نیروگاه اتمی در مقیاس نیروگاه اتمی هزار مگاواتی نیروگاه بوشهر تولید كند.وقادر است 20 میلیون مگا وات انرژی تولید كند.علاوه بر آن از حرارت و گرمای تولید شده می توان برای بخار كردن آب دربا و تولید آب شیرین استفاده كرد.محاسبات نشان داده است كه این سیستم قادر است در سال معادل بارندگی سالیانه كشور آب شیرین تولید كند بدون اینكه هوا را آلوده كند یا مشكلاتی از قبیل زباله های هسته ای یا پسمانده و آلودگی ایجاد كند.
سوخت مصرفی آن تنها چند گرم هیدروژن معمولی است.انرژی تولیدی از یك دستگاه شتاب دهنده یك گیگا الكترون ولت است كه با انرژی 2500000 لیتر بنزین خواهد بود. بنابر این اگر به مدت یك سال كار كند انرژی معادل500میلیارد بشكه نفت انرژی تولید می كند.ارزش اقتصادی آن انرژی معادل 2 برابر ذخایر نفت عربستان سعودی است.
مزایا این سیستم:
میتوان در ابعاد واندازه های مختلف ساخت
نگهداری آن آسان است
هیچگونه ذ باله ای تولید نمی كند
محصول نهایی آن آب خالص یا بخار آب است
منبع عظیمی از انرژی ذخیره شده وعمر منابع انرژی نا محدود می شود.
دانشمندان با بکارگیری آزمایشی پرهزینه در مرز سوئیس و فرانسه ، تلاش تازه ای را برای پی بردن به علت پیدایش هستی شروع کرده اند.
به گزارش آریا به نقل از شبکه تلویزیونی الجزیره انگلیسی ؛ گروهی از دانشمندان اروپایی به شدت تلاش می کنند یکی از بزرگترین معماهای جهانی را که همانا چگونگی پیدایش هستی است، حل کنند .این دانشمندان سالها وقت گذاشتند و میلیاردها دلار روی یک طرح هزینه کرده اند تا پاسخ این معما را پیدا کنند.برخی از منتقدان می گویند اجرا کردن این طرح ازمایشی درصورت بروز هر گونه اشتباه می تواند به یک فاجعه تبدیل شود و پیامدهای منفی برای کره زمین داشته باشد.
در عمق صد متری زیر زمین در مرز سوئیس و فرانسه گروهی از دانشمندان هستند که می خواهند تاریخ پیدایش جهان را بازسازی کنند.در تونلی که بین دو کشور احداث شده است لوله ها و سیم ها وتجهیزات پیشرفته زیادی نصب شده اند هدف از نصب این تجهیزات تکرار کردن "انفجار بزرگ" در زمان پیدایش هستی و میکرو ثانیه های بعد از ان است .دانشمندان می گویند زمانی که انفجار بزرگ رخ داد جهان هستی شروع به تشکیل شدن کرد.
دانشمندان دراین ازمایشگاه زیر زمینی به کمک میلیاردها ذره کوچک میکروسکوپی که پروتون نام دارند درنظر دارند این ازمایش ها را انجام دهند .دانشمندان در داخل لوله هایی که درطول این تونل بیست و هفت کیلومتری کشیده شده اند پروتون ها را دریک لوله به یک سمت و در دیگر لوله ها به طرف مخالف ارسال می کنند این ذرات در یک نقطه که شبیه یک محفظه است به یکدیگر برخورد می کنند در ز مان برخورد ،تعداد ذرات عبوری درمدت یک ثانیه باید هشتصد میلیون باشد که این تعداد برای ازمایش بسیار حیاتی است دانشمندان می گویند "مدت زمان کمتر از یک ثانیه" که بعد ازبرخورد طی می شود برای پی بردن به علت پیدایش هستی بسیار مهم است . این طرح که در ازمایشگاه سرن (Cern ) سوئیس به مدت چهارده سال دنبال می شود هشت میلیارد دلار هزینه داشته است .این طرح چند ملیتی است و کشورهای مختلف هزینه های ان را تامین می کنند.
اما نگرانی ای که وجود دارد این است که این ازمایش ممکن است سیاه چالی به وجود اورد و باعث شود که بخش هایی از کره زمین به درون آن کشیده شوند. قرار است این برخورد عظیم ذرات درسال دوهزار وهشت انجام شود دوازده ماه بعد ازاین برخورد نتیجه تحقیق اعلام خواهد شد.
ساخت تجهیزات در ایران
اجرای عملیا ت ساخت وپیش مونتاژ مجموعه های تعهد شده توسط وزارت علوم تحقیقات و فن آوری جمهوری اسلا می ایران جهت واحد تحقیقاتی cern مطابق با specification nارائه شده از سوی cern در قالب دو پروژه مجزا تحت عناوینhf tableوfcsپس از انجام per qualification توسط cernطی دو قرار داد جداگانه از سوی موسسهipm(مركز تحقیقات نظری فیزیكی و ریاضی ایران) به شركت هپكو اراک به عنوان پیمانكار اصلی ساخت مطابق با چارت عملیاتی ذیل جهت اجرا واگذار گردیید.
اجرای عملیا ت ساخت وپیش مونتاژ مجموعه های تعهد شده توسط وزارت علوم تحقیقات و فن آوری جمهوری اسلا می ایران جهت واحد تحقیقاتی cern مطابق با specification nارائه شده از سوی cern در قالب دو پروژه مجزا تحت عناوینhf tableوfcsپس از انجام per qualification توسط cernطی دو قرار داد جداگانه از سوی موسسهipm(مركز تحقیقات نظری فیزیكی و ریاضی ایران) به شركت هپكو اراک به عنوان پیمانكار اصلی ساخت مطابق با چارت عملیاتی ذیل جهت اجرا واگذار گردیید.
ایران در "سرن"
ایران در ژوئن ۲۰۰۱ رسما به عضویت این پروژه درآمد و از همان زمان در ساخت تجهیزات آشكار سازها مشاركت كرد. در چارچوب قرارداد همكاری، ایران مشاركت در آزمایش سی.ام.اس را پذیرفت.بر این اساس، ایران مسئولیت ساخت میز بسیار بزرگی را كه قرار است آشكارسازها بر آن نصب شوند را پذیرفت.این میز باید بتواند قطعاتی به وزن حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰ تن را تحمل كند كه اجزای آن با فاصله میلیمتری از یكدیگر باز و بسته می شوند.این میز در حقیقت یك دستگاه مكانیكی با تولرانس بسیار بالا به شمار می رود كه هزینه ساخت آن نیز برعهده ایران است. دكتر محمد محمدی، متخصص فیزیك ذرات بنیادی و سرپرست گروه سازنده شتاب دهنده سرن در ژنو، كه از طرف دانشگاه فلوریدا این مأموریت را عهده دار شده است در این زمینه می گوید: برای ایران، موضوع اصلی فعالیت های پژوهشی از این قبیل، دستیابی به منافع اقتصادی آنی نیست، بلكه منفعت اصلی، دستاوردهای علمی است كه از طریق مشاركت در یك پروژه علمی بین المللی، آن هم در بالاترین سطح پژوهش در حوزه فیزیك ذرات بنیادی نصیب كشورمان می شود.سرن چه از لحاظ فناوری و چه از نظر مطالعات نظری یكی از بالاترین سطوح علمی را داراست و هر كشوری افتخار می كند كه سهمی در اجرای این پروژه داشته باشد، خوشبختانه پس از موفقیت در طراحی این میز، ساخت دو سیلندر مكانیكی بزرگ نیز كه به صورت پوشش، آشكارساز را دربرمی گیرند، به ایران واگذار شد. ساخت این سیلندرها به طراحی بسیار ظریف و دقیقی نیاز دارد و به لحاظ فناوری در سطح بالایی قرار دارد.هزینه ساخت این دو سیلندر، كه به همراه هزینه ساخت میز یك میلیون دلار برآورد می شود را نیز ایران می پردازد و دستگاه ها پس از تكمیل شدن تحویل سی.ام.اس خواهند شد.در حال حاضر، هفت پژوهشگر و دو دانشجوی ایرانی در سرن مشغول به كار هستند و دانشجوی سومی نیز انتخاب شده است كه طی چند ماه آینده عازم مؤسسه سرن خواهد شد.این دانشجویان در حال گذراندن دوره دكترا در رشته فیزیك ذرات بنیادی هستند و برای انجام پایان نامه های خود به سرن می روند.دكتر حسام الدین ارفعی یكی از مسئولان پروژه سرن در كشورمان در گفت وگویی با همشهری درخصوص چگونگی پیشرفت آن می گوید: بخش اعظم امور فنی انجام شده و كار با موفقیت پیشرفته است و امیدواریم اسفندماه میز ساخته شده را تحویل دهیم. در این بخش با همكاری خوب مهندسان و شركت مجری مشكل خاصی ایجاد نشد.وی با اشاره به اهمیت بخش علمی مشاركت ایران در این پروژه می گوید: در حال حاضر برای مشاركت علمی در این پروژه كه به مراتب مهمتر از بخش فنی آن است، سه پژوهشگر ایرانی اعزام شده اند و همكاری علمی در این پروژه عظیم، در كنار دانشمندان برجسته دنیا، به منزله سهیم شدن كشور ما درعلم تراز اول جهان خواهد بود.وی گفت: تاكنون برای انجام امور فنی این پروژه در ایران، حدود ۴۰۰ میلیون تومان هزینه شده و پیش بینی می شود كل مخارج آن به ۶۰۰ میلیون تومان بالغ گردد.وی افزود: البته كمك ایران به این پروژه در مقابل كشوری مثل پاكستان كه تنها یك قلم ۵ میلیون دلاری به جز سهم خودش (كه دو برابر ایران بوده) بوده است، رقم ناچیزی است.
ایران در ژوئن ۲۰۰۱ رسما به عضویت این پروژه درآمد و از همان زمان در ساخت تجهیزات آشكار سازها مشاركت كرد. در چارچوب قرارداد همكاری، ایران مشاركت در آزمایش سی.ام.اس را پذیرفت.بر این اساس، ایران مسئولیت ساخت میز بسیار بزرگی را كه قرار است آشكارسازها بر آن نصب شوند را پذیرفت.این میز باید بتواند قطعاتی به وزن حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰ تن را تحمل كند كه اجزای آن با فاصله میلیمتری از یكدیگر باز و بسته می شوند.این میز در حقیقت یك دستگاه مكانیكی با تولرانس بسیار بالا به شمار می رود كه هزینه ساخت آن نیز برعهده ایران است. دكتر محمد محمدی، متخصص فیزیك ذرات بنیادی و سرپرست گروه سازنده شتاب دهنده سرن در ژنو، كه از طرف دانشگاه فلوریدا این مأموریت را عهده دار شده است در این زمینه می گوید: برای ایران، موضوع اصلی فعالیت های پژوهشی از این قبیل، دستیابی به منافع اقتصادی آنی نیست، بلكه منفعت اصلی، دستاوردهای علمی است كه از طریق مشاركت در یك پروژه علمی بین المللی، آن هم در بالاترین سطح پژوهش در حوزه فیزیك ذرات بنیادی نصیب كشورمان می شود.سرن چه از لحاظ فناوری و چه از نظر مطالعات نظری یكی از بالاترین سطوح علمی را داراست و هر كشوری افتخار می كند كه سهمی در اجرای این پروژه داشته باشد، خوشبختانه پس از موفقیت در طراحی این میز، ساخت دو سیلندر مكانیكی بزرگ نیز كه به صورت پوشش، آشكارساز را دربرمی گیرند، به ایران واگذار شد. ساخت این سیلندرها به طراحی بسیار ظریف و دقیقی نیاز دارد و به لحاظ فناوری در سطح بالایی قرار دارد.هزینه ساخت این دو سیلندر، كه به همراه هزینه ساخت میز یك میلیون دلار برآورد می شود را نیز ایران می پردازد و دستگاه ها پس از تكمیل شدن تحویل سی.ام.اس خواهند شد.در حال حاضر، هفت پژوهشگر و دو دانشجوی ایرانی در سرن مشغول به كار هستند و دانشجوی سومی نیز انتخاب شده است كه طی چند ماه آینده عازم مؤسسه سرن خواهد شد.این دانشجویان در حال گذراندن دوره دكترا در رشته فیزیك ذرات بنیادی هستند و برای انجام پایان نامه های خود به سرن می روند.دكتر حسام الدین ارفعی یكی از مسئولان پروژه سرن در كشورمان در گفت وگویی با همشهری درخصوص چگونگی پیشرفت آن می گوید: بخش اعظم امور فنی انجام شده و كار با موفقیت پیشرفته است و امیدواریم اسفندماه میز ساخته شده را تحویل دهیم. در این بخش با همكاری خوب مهندسان و شركت مجری مشكل خاصی ایجاد نشد.وی با اشاره به اهمیت بخش علمی مشاركت ایران در این پروژه می گوید: در حال حاضر برای مشاركت علمی در این پروژه كه به مراتب مهمتر از بخش فنی آن است، سه پژوهشگر ایرانی اعزام شده اند و همكاری علمی در این پروژه عظیم، در كنار دانشمندان برجسته دنیا، به منزله سهیم شدن كشور ما درعلم تراز اول جهان خواهد بود.وی گفت: تاكنون برای انجام امور فنی این پروژه در ایران، حدود ۴۰۰ میلیون تومان هزینه شده و پیش بینی می شود كل مخارج آن به ۶۰۰ میلیون تومان بالغ گردد.وی افزود: البته كمك ایران به این پروژه در مقابل كشوری مثل پاكستان كه تنها یك قلم ۵ میلیون دلاری به جز سهم خودش (كه دو برابر ایران بوده) بوده است، رقم ناچیزی است.
با ساخت نخستین شتابگر خطی در كشور ایران به جمع كشورهای صاحب فن‌آوری تولید شتابگر می‌پیوندد.
با تلاش محققان پژوهشگاه دانش‌های بنیادی، نخستین شتابگر خطی ساخت ایران تا پایان سال آینده به بهره‌برداری رسیده و جمهوری اسلامی ایران به جمع معدود كشورهای صاحب دانش فنی پیشرفته ساخت این تجهیزات ملحق می‌شود.
به گزارش خبرنگار سرویس «فناوری» خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا)، در حال حاضر در بین كشورهای در حال توسعه تنها كشورهای چین، هند و برزیل از فن‌آوری ساخت شتابگرهای خطی برخوردارند كه با اتمام طرح ساخت شتابگرهای خطی (Linear Accelerator) ایران نیز به عنوان چهارمین كشور در حال توسعه به جمع كشورهای صاحب فناوری ساخت شتابگرهای خطی ملحق می‌شود.
شتابگرهای خطی علاوه بر كاربردهای وسیع تحقیقاتی در زمینه مختلف پزشكی و صنعتی از جمله پرتونگاری و پرتودرمانی بیماران صعب‌العلاج، رادیوگرافی صنعتی و پرتو فرآوری كاربرد دارد.
دكتر محمد لامعی رشتی، عضو هیات علمی پژوهشكده فیزیك پژوهشگاه دانش‌های بنیادی(IPM) در گفت‌و‌گو با خبرنگار «فناوری» ایسنا اظهار داشت: در راستای اجرای طرح ساخت شتابگر بزرگ ملی ایران كه پیش‌بینی می‌شود ساخت آن حدود 10 سال به طول بینجامد، از حدود سه سال پیش طرح ساخت یك شتابگر خطی در ابعاد كوچكتر و با كاربری صنعتی و پزشكی از سوی محققان پژوهشگاه دانش‌های بنیادی آغاز شده است.
وی خاطرنشان كرد: این شتابگر در حال حاضر در دانشگاه صنعتی اصفهان و پارك علمی تحقیقاتی اصفهان در حال ساخت است كه امیدواریم تا پایان سال 1385 شاهد بهره‌برداری از این دستگاه باشیم.
دكتر لامعی هدف از ساخت این شتابگر خطی را ورود به عرصه فن‌آوری و پاسخ به نیازهای داخلی عنوان و تصریح كرد: با وجود آن كه سابقه ساخت شتابگرها در دنیا به بیش از هفت دهه می‌رسد، فن‌آوری آن تاكنون به كشور ما وارد نشده است البته در ایران شتابگرهای مختلفی وجود دارند كه از قدیمی‌ترین آنها دستگاه واندوگراف سازمان انرژی اتمی و شتابگر سیكلوترون این سازمان است كه برای تولید رادیوایزوتوپ‌ها و انجام تحقیقات به كار می‌رود.
وی افزود: علاوه بر در سال‌های اخیر چندین شتابگر برای درمان سرطان‌ها و رادیوتراپی در بیمارستان‌ها نصب شده‌اند و همچنین شتابگر الكترونی دیگری در مركز پرتوفرایند سازمان انرژی اتمی در یزد نصب شده كه عمدتا كاربرد صنعتی دارد.
عضو هیات علمی مركز تحقیقات هسته‌یی سازمان انرژی اتمی در ادامه با بیان اینكه طبق برآوردهای صورت گرفته بیمارستان‌ها و مراكز درمانی كشور برای ارائه خدمات رادیوتراپی و پرتودرمانی حداقل به حدود 100 دستگاه شتابگر خطی كوچك نیاز دارند، ابراز امیدواری كرد كه با دستیابی ایران به فناوری ساخت شتابگرهای خطی گام موثری در جهت تامین نیازهای آتی كشور در این بخش برداشته شود.
دكتر لامعی در تعریف شتابگرهای خطی به ایسنا گفت: شتابگر خطی الكترون دستگاهی است كه ذرات الكترون را به سرعت‌های بسیار بالا می‌رساند. برای افزایش سرعت یك ذره باردار باید این ذره را تحت تاثیر یك میدان الكتریكی قرار دهیم اما ایجاد میدان‌های الكتریكی خیلی قوی برای شتاب دادن زیاد ذرات ممكن نیست زیرا مشكل جرقه زدن و تخلیه‌های ناخواسته ایجاد می‌شود، بنابراین یكی از راهها این است كه ما ذره را در یك میدان متناوب قرار دهیم هر بار كه میدان متناوب در جهت حركت ذره است ذره تحت تاثیر آن میدان قرار می‌گیرد و در مواقع دیگری كه جهت میدان الكتریكی با جهت حركت ذره متفاوت است به نوعی میتوان بین میدان و ذره حائلی قرار داد كه میدان نتواند روی ذره اثر كند.
این مساله در شتابگر خطی الكترون به نحو جالبی حل شده زیرا الكترون ذرهای سبك بوده و خیلی سریع سرعت آن به سرعت نور می‌رسد و به همین علت ما یك موج الكترو مغناطیسی انتشار یابنده داریم و الكترون هم همراه موج انتشار یابنده حركت می‌كند؛ بنابراین همانگونه كه موج الكترومغناطیسی حركت می‌كند الكترون هم حركت كرده و انرژی الكترون افزایش پیدا می‌كند.
دكتر لامعی درباره ساختار و اجزای تشكیل دهنده دستگاه شتابگر به ایسنا گفت: این دستگاه از سه بخش اصلی شامل تفنگ الكترونی - كه الكترونها را به وجود می‌آورد - كاواك - كه الكترونها در داخل آن سرعت گرفته و انرژی آنها تشدید می‌شود - و مولد امواج الكترومغناطیسی - كه تولید و تزریق موج به داخل كاواك را برعهده دارد - تشكیل شده است. در حال حاضر بخش‌هایی از كاواك این شتابگر ساخته شده و مشغول تست آن هستیم. در زمینه ساخت منبع تغذیه نیز قراردادی با پژوهشكده فناوری اطلاعات دانشگاه صنعتی اصفهان منعقد كرده‌ایم كه هم اكنون در حال ساخت است.
دكتر لامعی هزینه ساخت این شتابگر را در حدود 900 میلیون تومان عنوان كرد و افزود: طول حلقه این شتابگر حدود 2 متر و انرژی تولیدی آن 10 میلیون الكترون ولت است و ساخت آن مقدمه‌ای برای ساخت شتابگر بزرگ ملی ایران خواهد بود كه مقدمات اولیه اجرای طرح ساخت آن انجام شده و پیش‌بینی می‌شود كه از مهرماه سال جاری محاسبات جدی آن آغاز شود.
مجری طرح شتابگر خطی در پایان با اشاره به اینكه طرح ساخت درباره شتابگر بزرگ ملی ایران حداقل 10 سال به طول خواهد انجامید، درباره مشخصات آن گفت: این شتابگر خطی 2 گیگا الكترون ولت انرژی داشته و اندازه حلقه آن حدود 100 متر خواهد بود كه عمدتا در زمینه تحقیقات مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
منابع:
سایت اختصاصی سرن: www.cern.ch
مقاله شرکت هپکو
سایت: www.hupaa.com
روزنامه های همشهری و شرق
تهیه و تنظیم:
محمود زارعی، مسئول گروه آلودگی نوری انجمن ستاره شناسی اراک با پست الکترونیکی زیر در دسترس است:
محمود زارعی، مسئول گروه آلودگی نوری انجمن ستاره شناسی اراک با پست الکترونیکی زیر در دسترس است:
Website: www.arakastronomy.ir
