مقاله سرن چيست؟

[Field Marshal Mis@m 259]

سرن(CERN) بزرگترين مجموعه آزمايشگاهي دنيا در زمينه فيزيك ذرات بنيادي و فيزيك هسته اي است.اين مجموعه عظيم و منحصر بفرد در حاشيه شهر ژنو سوئيس در شهر ميرين و در مرز مشترك فرانسه و سوئيس واقع شده است.سرن در 29 سپتامبر سال 1954 ميلادي توسط سازمان اروپائي تحقيقات هسته اي شكل گرفته و در طي اين مدت نزديك53 سال توانسته نقش بسيار موثري در رشد و توسعه علم فيزيك داشته باشد.

 

تحقيقات و آزمايشها و پژوهشهاي انجام شده در اين مركز و كسب جوايز متعدد توسط دانشمندان و پژوهشگران فعال اين مركز معتبر علمي دنيا(از جمله6 جايزه نوبل) خود نشان از اهميت سرن در عرصه تبادلات علمي دنيا دارد. دولت سوئيس بعنوان پايه گذار اصلي سرن (به همراه 11 كشور اروپائي ديگر)در پنجاهمين سال تاسيس سرن و بعنوان هديه، مركزى به نام «جهان علم و نوآورى» را كه يك مركز شبكه اى جديد و نيز مكانى براى بازديد علاقه مندان است، به اين سازمان اهدا كرد. در اين مركز تحقيقات فيزيك هسته اي و ذرات بنيادي كه مهمترين هدف آن "كشف رازهاى مبداء جهان"تعريف شده است هم اينك بيش از 3000 فيزيكدان و مهندس بعنوان كاركنان مقيم در زمينه هاي مختلف نظري و آزمايشگاهي مشغول بكار هستند.

 

در سرن همچنين بيش از 6500 دانشمند از 500دانشگاه از 80كشور دنيا بصورت بازديدهاي كوتاه مدت به سرن مي آيند كه خود نشان از همكاري بزرگ و بي نظير علمي دانشمندان و پژوهشگران عرصه علمي جهان دارد. به گفته «چارلز كلايبر» وزير علوم و پژوهش هاى سوئيس، در50 سال گذشته سازمان اروپايى تحقيقات هسته اى كانون همايش و ملاقات دانشمندان مختلف جهان با ريشه هايى از تمامى ملت ها، فرهنگ ها، مذاهب و اقوام بوده است. كلايبر در مراسم جشن پنجاهمين سالگرد تاسيس «سرن» گفت: "در اين مركز مناقشات و دشمنى هاى سياسى به هيچ وجه راه ندارد و حكمفرمايى همين روحيه باعث شده است اين سازمان بتواند در چگونگى شكل گيرى تفكر انسان نسبت به طبيعت و آغاز جهان كمك هاى قابل ملاحظه اى داشته باشد".

 

به جز سوئيس 11كشور اروپائي ديگر كه در تاسيس پروژه سرن همكاري داشتند عبارت بودند از: بلژيك،دانمارك،آلمان،فرانس ه،يونان،بريتانياي كبير،ايتاليا،يوگسلاوي،هلن د،نروژ و سوئد. و البته بعدها نيزكشورهاي اطريش (۱۹۵۹)، اسپانيا (۱۹۶۱-۱۹۶۸ و بعد ۱۹۸۳)، پرتغال (۱۹۸۶)، فنلاند (۱۹۹۱)، لهستان (۱۹۹۱)، مجارستان (۱۹۹۲)، جمهوري چك (۱۹۹۳)، اسلوواكي (۱۹۹۳) و سرانجام بلغارستان (۱۹۹۹) به عضويت آن درآمدند. اين كشورها اعضاي اصلي اداره كننده سرن هستند و از لحاظ اداري-مالي تامين كننده عمده هزينه هاي مالي سرن هستند.اين كشورها ساليانه حداقل مبلغي بالغ بر ميليون يورو پرداخت ميكنند كه صد البته بسياري از اين كشورها علاوه بر مبلغ حداقل ظظظظفوق جهت هزينه هاي بسياري از پروژه هاي سرن بصورت مستقيم و غير مستقيم مبالغ ديگري در نظر ميگيرند مثل آلمان و ايتاليا تاكنون فقط براي يكي LHC (Large Hadron Collider) از پروژه هاي سرن به اسم (LHC) تاكنون بيش از300ميليون يورو هزينه كرده اند.

 

محض اطلاع: بزرگترين برنامه كنوني سرن،علاوه بر تحقيقات گوناگون در زمينه فيزيك هسته اي و ذرات بنيادي،اجراي پروزه بزرگ يا همان" ابرتصادم گر هادرونى"است كه بعنوان بزرگترين پروژه تحقيقاتي جهان شناخته ميشود.روز چهارشنبه 10 سبتامبر براي اولين بار پروتونها را در اين شتابدهنده به حركت درآوردند و روز 21 اكتبر كؤئس يعني برخورد دادن پروتونها را با هم انجام مي دهند و مقصود اين است كه سياهچاله ميكروسكوپي به وجود آورند تا در لحظه كوتاهي انفجار بزرگ را كه آغاز شكل گرفتن كائنات است به نمايش بگذارند. ابرتصادم گر هادرون يك شتاب دهنده ذرات با انرژى و پيچيدگى بى نظير و بى سابقه است كه نتيجه آن همكارى و مشاركت جهانى براى آشكارسازى بخش جديد پنهانى از حقيقت است. اين دستگاه يك تونل حلقوي يا دايره اي عظيم است كه در 100 متري زير زمين قرار دارد كه پيرامون آن 27 كيلومتر و قطر آن 3 متر و سانتيمتر است و آن را به دماي صفر مطلق رسانده اند يعني منفي 271درجه و در پشت تونل با 1600 آهنرباي قوي ميدان مغناطيسي بوجود آورند و به پروتونها سرعتي نزديك نور دهند .

[Field Marshal Mis@m 259]

براي گرديدن در اين تونل يك پروتون بايد 90 ميليونيم ثانيه و در واقع در هر ثانيه 11000 بار دور اين تونل حركت كند. از يك ورودي تونل 2 پروتون در دو جهت مخالف وارد مي كنند و آهنربا ها به پروتونها شتاب مي دهند تا سرعتشان به نزديكي سرعت نور برسد و اين باعث مي شود كه انرژي بسيار زيادي توليد كنند بدون آنكه گرماي آن زياد شود . يعني با اينكه ميليونها پروتون وارد اين تونل مي شوند ذره اي گرما توليد نمي شود .اين 2 پروتون به هم مي خورند با انرژي بسيار زياد و اين انرژي بزرگ ذرات بسيار كوچكتري توليد ميكند و دانشمندان اميد وارند كه به ذرات ابتداي خلقت يعني به زمان يا به ذره اي كه مادر همه ذرات است برسند .اين تونل فاقد هوا مي باشد و تمام عمليات در وكيوم صورت مي گيرد وگرنه مولكولها و ذرات هوا هم در اين آزمايش درگير ميشدند وآزمايش بي نتيجه ميشد.

 

اين ذرات باردار بسته به بزرگي تونل نزديك سرعت نور كه ميرسند سرعتشان بيشتر و بيشتر مي شود . اما در مورد سياهچاله مصنوعي مذكور كه برخي نگرانند اين سياهچاله كره زمين را ببلعد زيرا دمايي حدود يك تريليون درجه سانتيگراد ايجاد ميشود و سر و صدا بپا كرده اند. سياهچاله ها 3نوع هستند ،يك نوع سياهچاله غول پيكر كه جرم آنها ميليونها يا تريليونها بار بزرگتر از خورشيد است كه اينها در مركز كهكشان وجود دارند . در مركز كهكشان خود ما هم يكي هست .

نوع ديگر سياهچاله هاي ستاره اي هستند كه بعد از انفجار ستاره اي پر جرم بوجود مي آورند و جرم اينها حدود 3 يا 4 برابر خورشبد است . به اين سياهچاله هاي مورد مطالعه سياهچاله ميكروسكوبيك مي گويند كه اندازه آنها به اندازه يك پروتون كوچك است و طبق قوانين كوانتوم هر چه اين سياهچاله ها كوچكتر باشند دماي آنها بيشتر است به طوري كه به ميليونها درجه مي رسد منتها هر چه دما ببشتر باشد عمر سياهچاله كوتاهتر است.

 

اين سياهچاله ها يك ميلياردم ثانيه بيشتر دوام پيدا نمي كنند و اين اتفاقي است كه مدام بالاي سر ما مي افتد. ذره هاي كيهاني كه از فضا مي آيند با سرعتهاي نزديك به سرعت نور بشدت به بالاي لايه هاي جو زمين برخورد مي كنند ،به اتمها و مولكولها و همين پديده را در آنجا بوجود مي آورند و يكي از اهداف اين است كه ببينند اين پديده در آنجا چگونه صورت مي گيرد . قدرت مغناطيسي و درجه حرارتي كه از اين آزمايش بوجود مي آيد بسيار بيشتر از درجه حرارت زمين است و از يك ثانيه هم كمتر دوام پيدا مي كند .

 

بنا بر اين مي توانيم بگوييم اين سروصداها از طرف مراجع صلاحيت دار نبوده و هيچ خطري وجود ندارد و خطر آن به اندازه برخورد پرتوهاي كيهاني در لايه هاي بالاي جو با مولكولها و اتمهاي جو زمين است و تمام پيش بيني هاي لازم شده است . نكته مهم اينكه اين دستگاه نمي تواند ما را را به زمان bigbang ببرد چون در آن شرايط انرژي بسيار بالا بوده است. و ما اگر بخواهيم آن انرژي بالا را داشته باشيم بايد قطر شتاب دهنده ما به اندازه كهكشان راه شيري باشد چون هر چه بزرگتر باشد انرژي پروتونها بيشتر مي شود .تا به حال شتاب دهنده ذرات 10 تا 15 عدد ساخته شده اما اين شتاب دهنده از همه آنها بزرگتر است و طي 15 سال ساخته شده است .

 

اين آزمايش ابتدا در تگزاس آمريكا آغاز شد و بعد از 2 سال به سوئيس منتقل شد .6 ميليارد دلار هزينه اين آزمايش برآورد شده و حدود 70 تا 80 كشور دنيا در آن فعال هستند. نكته جالب توجه اين است كه كشور فقيري مثل پاكستان با 10ميليارد دلار هزينه و 75 دانشمند در اين آزمايش فعاليت ميكند اما كشور غني و ثروتمندي چون ايران كه در دادن كمكهاي بلا عوض به حماس وكشورهاي آفريقايي و..... مشهور است فقط با 1ميليون دلار هزينه و با 7 دانشمند و 3 دانشجو دكترا شركت مي كند و اين غير قابل توجيه است چون پيشينه ايرانيان نشان مي دهد كه در زمينه علم و دانش هميشه سرآمد بوده اند اما در دادن كمك مالي بلاعوض آنهم فقط جهت همفكر نگاه داشتن آنان با خود هيچ تجربه اي نداشته است زيرا همه مي دانند چراغي كه به خانه رواست به مسجد حرام است و وقتي كه اكثريت مردم كشور زير خط فقر زندگي مي كنند كمك مالي بلا عوض بي معناست.

 

دسته دوم از كشورهاي مشاركت كننده در سرن،شش كشور آمريكا،روسيه،ژاپن،تركيه،ه ند و اسرائيل هستند كه بعنوان ناظر در سازمان تحقيقات هسته اي سرن حضور دارند.اين كشورها هم سهم و مشاركت فعالي در انجام پروژه هاي تحقيقاتي سرن و همچنين در تامين هزينه هاي مالي و تجهيزات سرن دارند.براي مثال تاكنون ايالات متحده رقمي بالغ بر يك ميليارد دلار براي پروژه LHC هزينه كرده است. و اما دسته سوم از كشورهاي مشاركت كننده در سرن،كشورهاي غير عضو سازمان اروپائي تحقيقات هسته اي هستند كه در برنامه هاي مختلف تحقيقاتي سرن مشاركت دارند.اين دسته كه شامل 26كشور است عبارتند از: الجزاير،آرژانتين،ارمنستان ،آذربايجان،بلاروس،برزيل،

 

چين،كانادا،كرواسي،قبرس،اس توني،گرجستان،ايسلند،ايرلن د،مكزيك،مراكش ،پاكستان، پرو، روماني، صربستان ،اسلوني،آفريقاي جنوبي،كره جنوبي،تايوان،اوكراين و ايران. اين كشورها بسته به توانائي هاي علمي و تحقيقاتي خود مي توانند در پروژه هاي آزمايشگاهي و نظري سرن شركت مي كنند.در حقيقت،عمده ترين بهره اين كشورها از همكاري با سرن،تماس نزديك و خارج از محدوديت هاي متداول (سياسي) با تكنولوژي نوين و كسب مستقيم و بي واسطه دانش علمي و فني است. بعد از عضويت رسمي ايران در سرن در سال2001 ميلادي و همكاري با سرن در زمينه پروژه بزرگ LHC و ساخت و تامين قطعاتي از اين پروژه هم اينك هفت پژوهشگر و سه دانشجو دوره دكترا در زمينه فيزيك ذرات بنيادي در سرن مشغول پژوهش و تحقيقات هستند و همچنين قرار است دو دانشجوي ديگردوره دكترا به اين جمع اضافه شود.لازم به ذكر است كه مشاركت انفرادي فيزيكدانان ايراني در سرن به قبل از سال2000 بر مي گردد. تخصصي تر درباره :Large hadron collider)يا LHC

 

پيش از اين درباره شتابدهنده خوشه هاي پروتوني LHC با محيطي بالغ بر 27 كيلومتر به مختصر گفته شد كه بزرگترين پروژه تحقيقاتي جهان به شمار ميرود.هدف از پروژه LHC ساخت دو پرتو انرژي پروتوني با انرژي بيش از Tev 7 است كه با برخورد دادن اين دو پرتو و آشكارسازي ذرات حاصل از اين برهمكنش آنها ساختار دروني مواد و ذرات بنيادي سازنده آنها شناخته شود.پروژه LHC با بودجه اي بالغ بر شش ميليارد دلار از سال1995 شروع شده و راه اندازي آن و شروع آزمايشهاي مربوطه براي انتهاي سال 2007 پيش بيني شده است. بد نيست بدانيد كه هزينه ساختماني كه اين شتابدهنده در آن نصب مي شود بالغ بر 500 ميليون فرانك سوئيس است و پيش بيني مي شود كه هزينه نهائي آن بعد از انجام تمام مقدمات و آزمايشات در نهايت بالغ بر 10ميليارد يورو شود.جزئيات بيشتر از ساختار و نحوه كار LHC موضوعي نيست كه ما بدنبال آن باشيم بلكه ميخواهيم نقش و فعاليت ايران را در ساخت اين پروژه عظيم تحقيقاتي جهان مورد بررسي قرار دهيم. قبل از هر چيزي لازم است بدانيد كه براي پروژه LHC،چهار آزمايش بزرگ با آشكارسازهاي بسيار زياد طراحي شده است كه در چهار محل تلاقي دو پرتو پروتوني قرارگرفته اند.اين آزمايشها عبارتند از:

LHCB-ALICE-CMS- ATLAS

 

 

هر كدام از اين آزمايش هاي چهارگانه شامل مجموعه عظيمي از آشكارسازهاست كه كار ساخت آنها توسط مراكز تحقيقاتي مختلف و دانشگاهها و شركت هاي بزرگ صنعتي در سراسر جهان در حال اجراست. آزمايش CMS (Compact Muon Solenoid) يكي از چهار آزمايش بزرگ پروژه LHC است.همكاري ايران در اين آزمايش در اولين قدم با ساخت قسمتي مكانيكي از آزمايش CMS با عنوان"ميز نگهدارنده اين آشكار ساز HF و محفظه استوانه اي پوشاننده آن"و با نظارت مهندسان سرن و با انتقال دانش فني مربوطه به شركت هپكو اراك بعنوان مجري اين آزمايش به انجام رسيد. اين ميز بايد بتواند قطعاتي به وزن حدود 200 تا 300 تن را تحمل كند كه اجزاي آن با فاصله ميليمتري از يكديگر باز و بسته مي شوند. اين ميز در حقيقت يك دستگاه مكانيكي با تولرانس بسيار بالا به شمار مي رود كه هزينه ساخت آن نيز برعهده ايران است.(مبلغي بالغ بر 600 ميليون تومان) دكتر محمد محمدي، متخصص فيزيك ذرات بنيادي و سرپرست گروه سازنده شتاب دهنده سرن در ژنو، كه از طرف دانشگاه فلوريدا اين مأموريت را عهده دار شده است در اين زمينه مي گويد:«براي ايران، موضوع اصلي فعاليت هاي پژوهشي از اين قبيل، دستيابي به منافع اقتصادي آني نيست، بلكه منفعت اصلي، دستاوردهاي علمي است كه از طريق مشاركت در يك پروژه علمي بين المللي، آن هم در بالاترين سطح پژوهش در حوزه فيزيك ذرات بنيادي نصيب كشورمان ميشود .

 

»همچنين براي آزمايش CMS چهار لايه مختلف از آشكارسازهاي RPC در دو قسمت انتهائي استوانه آن در نظر گرفته شده است كه بايد سه لايه آن براي سال2007 ميلادي و لايه چهارم براي آزمايش سال2010 آماده باشند.در ساخت PRC هايCMS چهار كشور ايتاليا،كره جنوبي،چين و پاكستان همكاري ميكنند.در مورد ساخت لايه چهارم PRC هايCMS هم اكنون كشورهاي هند،ايران،كره و پاكستان مشغول بررسي براي قبول مسئوليت هستند و در نهايت با همكاري كشور ايتاليا انجام خواهد شد.در صورت موفقيت ايران در كسب مسئوليت ساخت RPCهاي لايه چهارمCMS در داخل كشور،اين پروژه اولين مشاركت آزمايشگاهي ايران در يك آزمايشگاه بزرگ بين المللي خواهد بود. در انتها لازم به يادآوري است كه بدنبال مشاركت موفقيت آميز ابتدائي ايران در CMS پروژه تور(grid) را نيز به موارد همكاري ايران و سرن نيز ميتوان اضافه كرد.در باب معرفي مختصري از پروژه تور(grid) بايد گفت كه همانطور كه وب براي به اشتراك گذاردن اطلاعات در اينترنت است،تور يك سرويس نرم افزاري براي به اشتراك گذاردن توان محاسباتي و فضاي ذخيره داده ها بين كامپيوترهاي متصل به اينترنت است و هدف نهائي از آن ايجاد يك شبكه وسيع جهاني محاسباتي و اطلاعاتي است

[Field Marshal Mis@m 259]

عکس هایی از پروژه سرن :

 

 

 

 

[amordad64 12]

سلام

ممنون از پستی که گذاشتید.

عالی بود.