สารานุกรม

เครื่องชนเฮดรอนขนาดใหญ่ - เครื่องเร่งอนุภาคที่ทรงพลังที่สุดในโลก -

เมื่อวันที่ 10 กันยายน 2008 นักวิทยาศาสตร์จาก European Organization for Nuclear Research (CERN) เจนีวาได้ทำการทดสอบครั้งแรกของสิ่งที่ได้รับการอธิบายว่าเป็นเครื่องจักรที่ใหญ่ที่สุดและเป็นการทดลองทางวิทยาศาสตร์ที่ทะเยอทะยานที่สุดเท่าที่เคยมีมานั่นคือ Large Hadron Collider (LHC ). สำหรับการทดสอบนี้นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการนำลำแสงของอนุภาคย่อยรอบโครงสร้างคล้ายวงแหวนที่มีเส้นรอบวงประมาณ 27 กม. (17 ไมล์) และกลายเป็นหัวใจของคอลไลเดอร์ โครงสร้างตั้งอยู่ในอุโมงค์วงกลมใต้ดินที่ CERN สร้างขึ้นสำหรับเครื่องเร่งอนุภาครุ่นก่อนหน้านี้เรียกว่า Large Electron-Positron Collider (1989–2000) อุโมงค์อยู่ใต้พรมแดนฝรั่งเศส - สวิสใกล้เจนีวาที่ความลึก 50–175 ม. (165–575 ฟุต)

LHC ได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งสองคานของฮาดรอน (โปรตอนและอนุภาคอื่น ๆ ที่ประกอบด้วยควาร์ก) ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับโครงสร้างคล้ายวงแหวน ในขั้นต้นจะใช้โปรตอน (นิวเคลียสของไฮโดรเจน) แต่ในภายหลังมีการวางแผนการทดลองกับไอออนหนักเช่นนิวเคลียสตะกั่วซึ่งประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน ภายใน LHC อนุภาคที่เดินทางในช่องทางจะอพยพไปยังสุญญากาศที่สูงกว่าห้วงอวกาศและทำให้เย็นลงภายในสององศาของศูนย์สัมบูรณ์ ในระหว่างการทำงานเต็มรูปแบบอนุภาคจะถูกเร่งให้มีความเร็วภายในหนึ่งในล้านของเปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสง ที่จุดสี่จุดในอุโมงค์เส้นทางของอนุภาคตัดกันเพื่อให้อนุภาคบางส่วนชนกันและสร้างอนุภาคใหม่จำนวนมากแม่เหล็กขนาดใหญ่ที่มีน้ำหนักหลายหมื่นตันและธนาคารของเครื่องตรวจจับจะรวบรวมและบันทึกอนุภาคที่เกิดขึ้นในแต่ละจุดชนกัน ภายใต้กำลังสูงสุดการชนกันระหว่างโปรตอนจะเกิดขึ้นที่พลังงานรวมกันสูงถึง 14 ล้านล้านอิเล็กตรอนโวลต์ซึ่งสูงกว่าที่เครื่องเร่งอนุภาคอื่น ๆ ทำได้ประมาณเจ็ดเท่า

โครงการ LHC ใช้เวลาหนึ่งในสี่ของศตวรรษในการตระหนัก การวางแผนเริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2527 และในปี พ.ศ. 2537 องค์กรปกครองของเซิร์นได้ให้การดำเนินโครงการขั้นสุดท้าย นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรหลายพันคนจากหลายสิบประเทศมีส่วนร่วมในการออกแบบวางแผนและสร้าง LHC และมีค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างมากกว่า 5 พันล้านเหรียญ การทำงานเต็มรูปแบบครั้งแรกของ LHC มีกำหนดในช่วงปลายปี 2551 แต่ถูกเลื่อนออกไปเพื่อตรวจสอบและซ่อมแซมรอยรั่วที่เกิดขึ้นในระบบระบายความร้อนด้วยฮีเลียมของ collider เนื่องจากความผิดปกติทางไฟฟ้า

เป้าหมายประการหนึ่งของโครงการ LHC คือการทำความเข้าใจโครงสร้างพื้นฐานของสสารโดยการสร้างสภาวะที่รุนแรงขึ้นใหม่ซึ่งตามทฤษฎีบิ๊กแบงเกิดขึ้นในช่วงเวลาแรก ๆ ของจักรวาล (พลังงานสูงที่เกี่ยวข้องทำให้นักวิจารณ์บางคนโต้แย้งว่า LHC อาจสร้างหลุมดำขนาดเล็กที่สามารถทำลายโลกได้ แต่การตรวจสอบด้านความปลอดภัยโดยนักวิทยาศาสตร์หักล้างข้อกังวลดังกล่าวและสรุปว่าเครื่องชนกันจะไม่สร้างสิ่งที่ยังไม่ได้ผลิตโดย การชนกันของรังสีคอสมิกพลังงานสูงในชั้นบรรยากาศ) เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักฟิสิกส์ใช้แบบจำลองมาตรฐานที่เรียกว่าเพื่ออธิบายอนุภาคพื้นฐานที่ประกอบเป็นสสาร แบบจำลองทำงานได้ดี แต่มีจุดอ่อน ประการแรกและที่สำคัญที่สุดไม่ได้อธิบายว่าเหตุใดอนุภาคบางชนิดจึงมีมวลในทศวรรษที่ 1960 ปีเตอร์ฮิกส์นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษได้ตั้งสมมติฐานประเภทของอนุภาคที่มีปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคอื่น ๆ เพื่อให้มีมวล ไม่เคยมีใครสังเกตเห็นอนุภาคฮิกส์ แต่คาดว่าสามารถเกิดขึ้นได้จากการชนกันของ LHC ที่มีพลังงานสูงมาก ประการที่สองแบบจำลองมาตรฐานจำเป็นต้องมีการตั้งสมมติฐานตามอำเภอใจซึ่งนักฟิสิกส์บางคนแนะนำว่าอาจแก้ไขได้โดยการกำหนดอนุภาคระดับซูเปอร์ซิมเมตริกใหม่อนุภาคเหล่านี้อาจเกิดจากการชนกันใน LHC ในที่สุดการตรวจสอบความไม่สมมาตรระหว่างอนุภาคและแอนติบอดีอาจให้เบาะแสของความลึกลับอีกประการหนึ่งนั่นคือความไม่สมดุลระหว่างสสารและปฏิสสารในจักรวาลแต่คาดว่าอาจเกิดจากการชนกันของพลังงานที่สูงมากของ LHC ประการที่สองแบบจำลองมาตรฐานจำเป็นต้องมีการตั้งสมมติฐานตามอำเภอใจซึ่งนักฟิสิกส์บางคนแนะนำว่าอาจแก้ไขได้โดยการกำหนดอนุภาคระดับซูเปอร์ซิมเมตริกใหม่อนุภาคเหล่านี้อาจเกิดจากการชนกันใน LHC ในที่สุดการตรวจสอบความไม่สมมาตรระหว่างอนุภาคและแอนติบอดีอาจให้เบาะแสของความลึกลับอีกประการหนึ่งนั่นคือความไม่สมดุลระหว่างสสารและปฏิสสารในจักรวาลแต่คาดว่าอาจเกิดจากการชนกันของพลังงานที่สูงมากของ LHC ประการที่สองแบบจำลองมาตรฐานจำเป็นต้องมีการตั้งสมมติฐานตามอำเภอใจซึ่งนักฟิสิกส์บางคนแนะนำว่าอาจแก้ไขได้โดยการกำหนดอนุภาคระดับซูเปอร์ซิมเมตริกใหม่อนุภาคเหล่านี้อาจเกิดจากการชนกันใน LHC ในที่สุดการตรวจสอบความไม่สมมาตรระหว่างอนุภาคและแอนติบอดีอาจให้เบาะแสของความลึกลับอีกประการหนึ่งนั่นคือความไม่สมดุลระหว่างสสารและปฏิสสารในจักรวาลการตรวจสอบความไม่สมมาตรระหว่างอนุภาคและแอนติบอดีอาจให้เบาะแสของความลึกลับอีกประการหนึ่งนั่นคือความไม่สมดุลระหว่างสสารและปฏิสสารในจักรวาลการตรวจสอบความไม่สมมาตรระหว่างอนุภาคและแอนติบอดีอาจให้เบาะแสของความลึกลับอีกประการหนึ่งนั่นคือความไม่สมดุลระหว่างสสารและปฏิสสารในจักรวาล

เช่นเดียวกับการทดลองที่แปลกใหม่ผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นที่สุดอาจเป็นสิ่งที่ไม่คาดคิด ในมุมมองของสตีเฟนฮอว์คิงนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ“ มันจะน่าตื่นเต้นกว่านี้มากถ้าเราไม่พบฮิกส์ นั่นจะแสดงว่ามีบางอย่างผิดปกติและเราต้องคิดใหม่”

$config[zx-auto] not found$config[zx-overlay] not found