مكشاف مصادم فيرميلاب

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
CDF
Part of the CDF detector

مكشاف مصادم فيرميلاب أو عداد مصادم مركز أبحات فيرميلاب في الفيزياء (بالإنجليزية: Collider Detector at Firmilab) هو عداد جسيمات أولية في مركز الأبحاث الأمريكي المنتسب إلى العالم فيرمي وتسمى فيرميلاب أي معمل فيرمي حيث مقطع كلمة لاب هي اختصار لكلمة معمل الإنجليزية laboratory. أنشئ معمل فيرميلاب في شيكاغو وهو يحتوي على على معجل كبير للجسيمات الأولية وتختص تجاربه بتعجيل البروتونات وتوجيهها ضد بعضها فتتصادم، وما ينتج عن التصادم من جسيمات أولية يقوم المكشاف أو العداد بتسجيله وفرزها ومعرفة خواصها. ويسمى المعجل لدى فيرميلاب تيفاترون وهو أكبر معجل للجسيمات الأولية في العالم قبل إتمام إنشاء مصادم الهدرونات الكبير الذي قامت المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية ببنائه بالقرب من جينيف وبدأ عمله الفعلي في عام 2010.

والغرض هو اكتشاف جسيمات أولية جديدة ومعرفة خواصها حيث يتكون منها الكون، ودراسة القوي والتآثر بين الجسيمات الأولية.

الغرض منه[عدل]

ومكشاف الجسيمات الأولية الملحق بمصادم فيرميلاب هو عمل مشترك لنحو 600 من علماء الفيزياء من 30 جامعة ومراكز أبحاث أمريكة و 30 مجموعة علماء من الجامعات ومراكز البحوث النووية من مختلف بلدان العالم منها إيطاليا واليابان والمملكة المتحدة وكندا وألمانيا وأسبانيا وروسيا وفنلندا وفرنسا وتيوان وكوريا وسويسرا. ويبلغ وزن كشاف الجسيمات الأولية نحو 5000 طن وهو في شكل مكعب يبلغ طول ضلعه 12 مترا، ويحتوي على أعدادا كبيرة من مختلف العدادات الصغيرة للجسيمات، مرتبة في طبقات من الداخل إلى الخارج، تسمح بقياس كتلة وشحنة وسرعة كل جسيم يمر خلالها.

ومن المهام الخاصة لهذا المكشاف هو اكتشاف الأحداث الغريبة التي تحدث نتيجة تآثر الجسيمات مع بعضها البعض. وبصفة خاصة تلك الأحداث النادرة الحدوث حيث يستطيع المكشاف اكتشاف حدث مهم من بين بليونات الأحداث التي تنتج عن تصادم الجسيمات المعجلة. كما يبتغي الفيزيائيون :

  • قياس ودراسة إنتاج نفاثات الجسيمات ذات الطاقة العالية particle jets والفوتونات
  • البحث عن وجود جسيمات أولية لا نعرفها.

في معجل التيفاترون تسرع البروتونات ونقيض البروتونات بطاقة تبلغ 2 تيرا إلكترون فولت، أي 2 مليون مليون إلكترون فولت. وتمكن تلك الطاقة العظيمة من إنتاج جسيمات أولية ثقيلة مثل كوارك علوي وبوزون W وبوزون Z، التي تفوق كتلتها كل منهما كتلة البروتون أو نقيض البروتون. وتكتشف تلك الجسيمات عن طريق دراسة تحللها الخاص بها. ويقوم مكشاف الجسيمات بتسجيل مسارات وطاقة والإلكترونات والفوتونات والهدرونات الخفيفة مثل الكواركات.

وقد يكون لجسيمات أولية تتنبأ بوجودها النظريات بصمات في هيئة طاقات كمومية، وتختص بعض أعمال الباحثين بدراستها. كما توجد تجربة أخرى تماثل مكشاف مصادم فيرميلاب وتسمى تجربة دي زيرو D0 experiment، وتقع في نقطة أخرى على دائرة معجل التيفاترون.

تصميم المكشاف[عدل]

لكي يستطيع الفيزيائيون فهم البيانات التي يحصلون عليها كنتائج مصادمة البروتون بنقيض الروتون، فلا بد لهم أولا من فهم طريقة عمل المكشاف.فكل جزء من أجزاء المكشاف يعين خاصية من خواص النواتج. ويوجد المكشاف عاليا في الموقع B0 على دائرة المعجل الدائري تيفاترون ويبلغ وزن المكشاف 5000 طن، وهو يقوم بتحليل ملايين الاصتدامات الحادثة بين فيض البروتونات وفيض نقيض البروتون. [1]

ويتكون تصميم المكشاف من عدة طبقات. وكل كبقة تعمل لحظيا مع باقي الطبقات حيث تسجل كل منها ما يمر فيها من جسيمات، وذلك بحيث يستطيع الفيزيائيون "رؤية" ودراسة كل جسيم أولي على حده.

والمكشاف مقسم إلى عدة طبقات، كالآتي من الداخل إلى الخارج:

  • الطبقة 1 : أنبوب فيض البروتونات حيث تصتدم بافيض نقيض الروتونات
  • الطبقة 3 : مقياس المسارات المركزي الخارجي
  • الطبقة 4 : لولب المغناطيس

أهم النتائج[عدل]

من أهم نتائج تجربة مكشاف مصادم فيرميلاب اكتشاف جسيمات الكواركات العلوية في عام 1994. [2] (واكتشافه لحظيا أيضا في المكشاف D0) وتعيين خواصها الفيزيائية، وكذلك قياس تردد رنين المادة ونقيض المادة لجسيمات بي-ميزونات Bs-Mesonen. [3].

المراجع[عدل]

  1. ^ Yoh, John (2005). Brief Introduction to the CDF Experiment. Retrieved April 28, 2008, Web site: http://www-cdf.fnal.gov/events/cdfintro.html <http://www-cdf.fnal.gov/upgrades/tdr/tdr.html>
  2. ^ CDF Collaboration (F. Abe et al.): Observation of top quark production in anti-p p collisions in Phys. Ref. Lett. 75, 1995, 2626–2631 hep-ex/9503002
  3. ^ CDF Collaboration (A. Abulencia at al.): Observation of B0s anti-B0s Oscillations in Phys. Ref. Lett. 97, 2006, 242003 hep-ex/0609040

وصلات خارجية[عدل]

انظر أيضًا[عدل]