ناشناخته ترین ذره جهان کشف شد!

[LORD AELX]

از این که این تاپیک رو می نویسم، واقعا عذر می خوام، ولی موضوع مهمی بود! :چشمک:


http://eckiller.com/wp-content/uploads/2009/11/133f72922612cern.jpg.jpg


اخباری که به تازگی و به صورت غیر رسمی از رقیب برخورد دهنده بزرگ هادرون (Hadron) منتشر شده نشان می دهد برخورد دهنده تواترون (Tevatron) موفق به یافتن "بوزون هیگز" (Higgs boson) که به دلیل ناشناخته و نادیده باقی مانده به ذرات خدا نیز شهرت دارند، شده است.
پروفسور "توماسو دوریگو" فیزیکدان دانشگاه پادوآ از از انتشار غیر رسمی اخباری خبر داده است که نشان می دهند برخورد دهنده لابراتوار فرمی توانسته است بوزون هیگز را کشف کند.

انتظار می رود "تواترون" برخورد دهنده ذره ای بزرگ لابراتوار فرمی (Fermi) و قدرتمندترین برخورد دهنده جهان پس از LHC با دست یافتن شتاب دهنده سرن به آخرین درجه از انرژی بازنشسته شود اما شاید قبل از متوقف شدن توانسته باشد به رقیب خود ضربه ای وارد آورد.

در صورتی که بتوان چنین شایعاتی را باور کرد، شایعاتی که "توماسو دوریگو" نیز در مورد آنها کاملا محتاطانه سخن می گوید می توان گفت احتمال کشف بوزون هیگز در این برخورد دهنده در حدود 99.7 درصد است اما این در صورتی است که بتوان این اخبار غیر رسمی را باور کرد.

"توماسو دوریگو" در پست جدید وبلاگ خود با عنوان "شایعاتی درباره سیگنال هیگز" نوشته از دو منبع مستقل و متفاوت شنیده است نتایج آزمایشی در تواترون به زودی نشانه سیگنالهایی کوچک از وجود بوزون هیگز را ارائه خواهد کرد.

در حالی که تمرکز رسانه ها بیشتر بر روی برخورد دهنده بزرگ هادرون قرار گرفته است، تواترون به آرامی تحقیقات خود درباره بوزون هیگز را ادامه می دهد. طی گذشت 27 سال از زمان تکمیل این برخورد دهنده، تواترون موفق به کشف یک کوارک شده و چهار باریون مختلف را مشاهده کرده است. با وجود اینکه تا کنون موفق به ردیابی بوزون هیگز نشده است، تواترون تحقیقات خود را بر روی این موضوع متمرکز کرده است.

سال گذشته فیزیکدانان فرمی اعلام کردند به اندازه ای اطلاعات جمع آوری کرده اند که انتظار دارند تا سال آینده بوزون هیگز را کشف کنند و بخت خود را در یافتن این پدیده ناشناخته تا پایان سال 2010 در حدود 50 درصد اعلام کردند.

بوزون هیگز آخرین ذره ای است که در مدل استاندارد فیزیک ذره ای فرض شده و دانشمندان همچنان در جستجوی آن به سر می برند. گفته می شود کشف این ذره می تواند توضیح دهنده وجود جرم در دیگر ذرات باشد و کشف آن در نهایت منجر به تایید مدل استاندارد خواهد شد. همچنین در صورتی که وجود چنین ذره ای به اثبات برسد دیگر نظریه ها که از شهرت کمتری برخوردارند نیز باید به آزمایش گذاشته شوند.

بر اساس گزارش نیوساینتیست، شاید طی کنفرانس بین المللی فیزیک پر انرژی یا ICHEP با ارائه نتایج آخرین مطالعات توسط دانشمندان بتوان به درست یا غلط بودن این اخبار غیر رسمی پی برد.


منبع:
Large Hadron Collider rival Tevatron ‘has found Higgs boson’, say rumours – Telegraph. (http://www.telegraph.co.uk/science/large-hadron-collider/7885997/Large-Hadron-Collider-rival-Tevatron-has-found-Higgs-boson-say-rumours.html)
ا

[salehbagheri]

خیلی مطلب سنگینی بود! من که نفهمیدم بوزون هیگز چیه!

بوزون هیگز مثل اشعه یا نور میمونه یا مثل اتم و الکترونه؟ جرم داره؟ متحرکه؟ چیه؟ کجاها وجود داره؟

یک کم بیشتر در مورد خود ذره شرح بدید نه رقابت کاشفانش !

[LORD AELX]

خیلی مطلب سنگینی بود! من که نفهمیدم بوزون هیگز چیه!

بوزون هیگز مثل اشعه یا نور میمونه یا مثل اتم و الکترونه؟ جرم داره؟ متحرکه؟ چیه؟ کجاها وجود داره؟

یک کم بیشتر در مورد خود ذره شرح بدید نه رقابت کاشفانش !

هیگز بوزون (HIGGS BOSON) :

در یک روز پایان هفته در سال 1964 پتر هیگز دانشمند اسکاتلندی در حال قدم زدن در دامنه ی کوه کیمگورن بود. روز دوشنبه که به آزمایشگاه ادینبورگ مراجعت کرد، در مورد آزمایش و نظریه بزرگ خود با همکارانش در مورد یکی از رموز بزرگ جهان صحبت کرد که ماده چگونه جرم خود را کسب می کنند.
این نظریه بزرگ سالهای متمادی طول کشید تا تصحیح شود، اما امروزه یکی از موارد بسیار مهم و جالب فیزیک است که بیش از یک میلیون پوند برای کار روی آن هزینه می شود و امید است که درست باشد. این یک پروژه بزرگ در زمین است که تلاش می شود هیگز بوزون را بیابند. هیگز بوزون یک ذره ی اساسی سازنده ی جهان است -که اگر وجود داشته باشد- در مرکز مفاهیم قرار خواهد داشت که همچنین به عنوان ذره ی خدا شناخته می شود
هیگز بوزون چیست؟ چرا تا این اندازه برای دانشمندان مهم است و تلاش می کنند آن را بیابند؟
نظریه CPH یا Creation Particle Higgs این موضوع را بصورت جدیدی مورد بحث قرار داده و ضمن توضیح ویژگیهای آن، با استفاده از این ویژگیهای تلاش کرده سه نظریه مکانیک کوانتوم، نسبیت و مکانیک کلاسیک را در قالب یک نظریه ترکیب کند.


+ بخشی از کتاب "فیزیک از آغاز تا امروز" :

ذرات چگونه جرم کسب مي کنند؟
مسئله جرم دو جنبه متفاوت دارد. اولآنکه نياز است بدانيم جرم چگونه بهوجود ميآيد. معلوم شده است که جرم حداقل از سهسازوکار متفاوت ايجاد ميشود که در ادامه تشريح خواهد شد. يک بازيگر مهمدر نظريههاي آزمايشي فيزيکدانان در مورد جرم، نوع جديدي از ميدان است که تمام جهانرا فراميگيرد و ميدان هيگز نام دارد. گمان ميرود جرم ذرات بنيادي ازبرهمکنش با ميدان هيگز بهوجود ميآيد. اگر ميدان هيگز وجود داشته باشد، طبقنظريه هيگز، وجود يک ذره وابسته بهآن بهنام هيگز ضروري است. هماکنون دانشمندانبا استفاده از شتاب دهندههاي ذرات بهدنبال ذره هيگز هستند. جنبه ديگر اينمسئله آن است که دانشمندان ميخواهند بدانند چرا انواع مختلف ذرات بنيادي،جرم خاص خودشان را دارند. اما هنوز نميدانيم چرا اينگونه است.

جرم چيست ؟
مباني درک نوين ما از جرم بسيار پيچيدهتر از تعريف نيوتن و مبتنيبر مدل استاندارد است. در بطن مدل استاندارد تابع رياضي بهنام لاگرانژي است کهنشاندهنده چگونگي برهمکنش ذرات گوناگون است. فيزيکدانان با استفاده از اين تابعو تبعيت از قواعدي بهنام نظريه نسبيت کوانتومي ميتوانند رفتار ذرات بنيادي رامحاسبه کرده و دريابند اين ذرهها چگونه گرد هم مي آيند و ذرات مرکبي همچونپروتون را بهوجود ميآورند. ميتوان چگونگي واکنش ذرات بنيادي و ذراتمرکب را نسبت به نيروها به دست آورد. در مورد نيرويF معادلهF=ma ، نيرو،جرم و شتاب حاصل از نيرو را بههم مربوط ميکند. لاگرانژي مي گويد که دراين جا برايm بايد از چه مقداري استفاده کنيم و اين مقدار همان چيزي است که ازعبارت جرم ذره مد نظر فيزيکدانان است. اما جرمي که بهطور معمول آن را درک ميکنيم، چيزيبيش ازF=ma از خود نشان ميدهد. براي مثال نظريه نسبيت خاص پيشبيني ميکند که ذرات بدون جرم در خلاء با سرعت نور و ذرات جرم دار بسيار کندتر از نور حرکت ميکند، بهطوري که اگر جرمشان را بدانيم ميتوانيم سرعتشانرا حساب کنيم. قوانين گرانش با دقت بسيار، پيشگويي ميکند که گرانش هم روي مادهو هم روي انرژي تاثير ميگذارد. همانطور که از يک مقدار خاص جرم انتظار داريم،مقدارm که از روي لاگرانژي براي هر ذره بهدست ميآيد، در تمام موارد ديگرنيز صحيح است و کاربرد دارد. ذرات بنيادي، جرمي ذاتي دارند که آن را با نام جرمسکون ميشناسيم. در موردذرات مرکب بايد گفت که جرم سکون اجزاي

تشکيلدهنده و انرژي جنبشي وانرژي پتانسيل برهمکنشها در جرم کلي ذره نقش دارد. همانطور که رابطه E=mc2 ميگويد انرژي و جرم بهيکديگر ربط دارند.

سازوکار هيگز
ذرات بنيادي(کوارک ها والکترون ها) برخلاف پروتون ها و نوترون ها از اجزاي کوچکتري تشکيل نشده اند. شرحچگونگي کسب جرم سکون در اين ذره ها به يکي از اصلي ترين مسائل در مورد منشاء جرمتبديل شده است. تفسيرهاي ارائه شده به وسيله فيزيک نظري جديد مي گويد جرم ذرات بنيادي از برهمکنش با ميدان هيگز ناشيمي شود. اما چرا ميدان هيگز در همه جاي جهان حاضر است؟ چرا قدرت اين ميدان همانندميدان الکترومغناطيسي در مقياسهاي کيهاني اصولا صفر نيست؟ ميدان هيگزچيست؟
ميدان هيگز يک ميدان کوانتومي است. ممکن استعجيب به نظر برسد،اما واقعيت اين است که تمام ذرات بنيادي به صورت کوانتوم هايميدان کوانتومي متناظر پديدار مي شوند. بنابراين ميدان هيگز از اين لحاظ عجيب تر ازالکترون و نور نيست. با اين همه ميدان هيگز به سه روش مهم ديگر با تمام ميدان هاي کوانتومي تفاوت دارد.
1- تفاوت اول اين است که تمامميدان ها خاصيتي به نام اسپيندارند. بوزون هيگز(ذره ميدان هيگز) اسپين صفر دارد. داشتن اسپين صفر ميدان هيگز راقادر مي سازد به شيوه متفاوتي نسبت به بقيه ذره ها در لاگرانژي ظاهر شود و ميدان هيگز دو جنبه متفاوت ديگر خود را ظاهر سازد.
2- دومين خاصيت منحصر به فرد ميدان هيگز توضيح مي دهد که چراقدرت اين ميدان در سرتاسر جهان غيرصفر است. هر سامانه اي از جمله جهان در پايين ترينسطح انرژي قرار مي گيرد. در ميدانمعمولي همانند ميدان هاي الکترومغناطيسي پايينترين سطح انرژي آنجايي است که ميدان مقدار صفر دارد. يعني جايي کهميدان از بين مي رود. اگر ميدان غيرصفري اعمال شود، انرژي ذخيره شده درميدان ها، انرژي خالص سامانه را افزايش مي دهد. اگر بخواهيم همانتشبيه دره را به کار بريم، بايد گفت براي ميدان هاي معمولي، کف دره، مکاني است کهميدان صفر است، اما براي هيگز، ته دره(يعني ميدان صفر)، تپه اي در مرکز خود دارد وپايينترين نقطه دره دايره اي حول اين تپه است. جهان مثل يک توپ در جايي در اينچاله حلقوي که با مقدار غيرصفر ميدان متناظر است، ساکن مي شود. اين گفته به اينمعني است که جهان در حالت معمولي و در پايين سطح، آکنده از ميدان هيگز غيرصفراست.
3- آخرين ويژگي قابل توجه ميدان هيگز شکلبرهمکنش آن با ذرات ديگر است. ذراتي که با ميدان هيگز برهمکنش دارند، طوري رفتارمي کنند که انگار جرم دارند و جرمآنها متناسب با شدت ميدان ضرب در شدت برهمکنش است. جرم ها از عبارتي در لاگرانژي به وجود مي آيند که بيانگر برهمکنش ذرات با ميدانهيگز است.
با اين همه هنوز درک ما از همه اينها کامل نشده و مطمئن نيستيمچند نوع ميدان هيگز وجود دارد. هر چند که مدل استاندارد فقط به يک ميدان هيگز نيازدارد تا جرم تمام ذرات بنيادي را ایجاد کند، اما فيزيک دانان مي دانند کهنظريه اي کامل تر بايد جانشين مدل استاندارد شود. مهم ترين رقيبان، بسط هايي از مدلاستاندارد است که با عنوان مدل استاندارد ابرتقارني(ابر همزاد)شناخته ميشود. با توجه به مدل استاندارد ابرتقارني، حداقل به دو ميدان هيگز متفاوت نياز داريم. برهمکنش با آن دو ميدان، به ذرات مدل استانداردجرم مي دهد. که باعث جرمدار شدن ابرهمزادها نيز مي شوند. دو ميدان هيگز به وجود پنج نوع بوزون هيگز منجر مي شود.
سه تا از آنها از لحاظ الکتريکي خنثيهستند و دو تاي ديگر باردار مي باشد. اين احتمال هم وجود دارد که جرم ذراتي که نوترينو ناميدهمي شود و در مقابل جرم ذرات ديگر کوچک است، به روشي غيرمستقيم، از اين برهمکنش هايا از نوع سومي از ميدان هيگز به وجود آيد. نظريه پردازان چندين دليل دارند که نشانمي دهد تصوير ( SSM (Super-symmetricStandard Modelاز برهمکنش هاي هيگز صحيح است. اول آنکه بدون سازوکار هيگز،بوزون هاي هيگز که واسطه نيروي ضعيف هستند، بايد مانند فوتون بدون جرم باشند، ديگر آن که برهمکنشهاي ضعيف بايد مثل برهمکنش هاي الکترومغناطيسي قوي باشند. ايننظريه مي گويد که سازوکار هيگز به روش برهمکنش هاي بسيار ويژه باعث جرمدار شدن W وZ مي شود. پيشگويي هاي چنينرويکردي در مورد جرم W وZ به طور تجربي تاييد شده است.
نکته دوم آن که، اصولا تمامجنبه هاي ديگر مدل استاندارد به خوبي آزموده شده است و در چنين نظريه اي با جزئياتفراوان و بسيار مرتبط به هم، دشوار است که بخشي(مثل هيگز) را تغيير داد، بدون آن کهبر بقيه قسمتهاي نظريه تاثيري نداشته باشد. براي مثال، تحليل اندازه گيري هاي دقيقخواص بوزون ZوW به پيشگويي دقيق جرم کوارک سر،پيش از توليد مستقيم آنمنجر شد. تغيير سازوکار هيگز باعث نقض شدن اين پيشگويي و ديگرپيشگويي هاي موفقيتآميز مي شود. سوم آن که سازوکار هيگز مدل استاندارد در توجيهجرمدار شدن تمام ذرات مدل استاندارد خيلي خوب عمل مي کند؛ هم جرمدار شدنبوزون هايW وZ را توجيه مي کند، هم جرمدار شدن کوارک ها و لپتون ها را. در حاليکه نظريه هاي بديل نمي توانند. ديگر آن کهSSM برخلاف نظريه هاي ديگر، چارچوبي براي هماهنگي درک ما از نيروهاي طبيعت فراهم مي آورد. نکته پاياني آنکه SSM مي تواندتوضيح دهد چرا دره انرژي براي جهان چنان شکلي دارد که براي سازوکار هيگز نيازاست. در مدل استاندارد اوليه شکل دره را بايد به صورت يک پذيره وارد مدل کرد، امادرSSM اين شکل دره را مي توان از راه رياضي به دست آورد.


بوزون هيگز و نتايج آن
در سال 1962 پيتر هيگز(PeterHiggs)از تعطيلات آخر هفته خود با انديشه اي جديد به دانشگاه برگشت و افکار خود را به صورتي ساده با همکارانش در ميان گذاشت. انديشه ي اصلي پاسخ به اين سئوال بود که ذرات چگونه جرم کسب مي کنند؟ اين انديشه ساده مورد بحث قرار گرفت و نخستين مقاله آن در سال 1964 منتشر شد و نحوه ي جرم دار شدن ذرات را تحت عنوان بوزون هيگز بررسي کرد. در فضاي تهي ميدان هيگز مقداري غيرصفر دارد که همواره در تمام جهان نفوذ مي کند. سازوکار هيگز که توسط فيليپ آندرسن (PhilipWarren Anderson) يشنهاد شده، نحوه جرم دار شدن تمام ذرات بنيادي را نشان مي دهد. اين سازوکار، بوزون هاي W را متفاوت از فوتون مي سازد.
طبق اين سازوکار، با شکست خود به خودي تقارن، تصور مي شود که يک ميدان اسکالر مختلط در هر نقطه از فضا وجود دارد. با توجه به مفاهيم ميدان هيگز، نحوه توليد و جرم دار شدن ذرات از نقطه نظر فرضيه قابل توضيح است.
طبق يکي از دياگرام هاي فاينمن، فرايند معکوسي براي توليد بوزون هيگز ارائه شده است. در اين دياگرام، فاينمن فرايند احتمالي توليد بوزون هيگز را پيشگويي مي کند(شکل1).



http://www.irupload.ir/images/75sht3fzmukfypup723.jpg




شکل1: دياگرام فاينمن براي توليد وآشکارسازي هيگز





در اين فرايند دو گلئون واپاشيده مي شوند و زوج کوارک سر و پادکوارک سر توليد مي شود، سپس اين دو کوارک با هم ترکيب مي شوند و يک بوزون هيگز آشکار مي گردد. اما مشکل آن است که به رغم هزينه و زمان زيادي که صرف شده و استفاده زيادي که از شتاب ‌دهنده به عمل آمده، هنوز هيچ کس بوزون هيگز را در آزمايشگاه يا در عرصه کيهان رديابي نکرده است.

ادامه در پست بعد...
ا

[LORD AELX]

ادامه...

آزمون نظريه
طبيعي است که فيزيک دانان بخواهند آزمون هايمستقيمي در اين مورد انجام دهند که جرم از برهمکنش با ميدانهاي متفاوت هيگز به وجود مي آيد. در اين آزمون ها مي توان سهجنبه اساسي را آزمود:
1 -مي توان در جست وجويذرات ويژه اي به نام هيگز باشيم. چنين کوانتوم هايي بايد وجود داشته باشند،در غير اين صورت تفسيرهاي ارائه شده صحيح نيست. فيزيک دانان هماکنون درشتاب دهنده تواترون در آزمايشگاه شتابدهنده ملي فرمي در جست وجوي بوزون هيگز هستند.
2 -پس از اينکه اين ذرات شناسايي شدند،مي توانيم مشاهده کنيم که چگونه بوزونهاي هيگز با ديگر ذرات برهمکنش دارند. همانعبارتي در لاگرانژي که مشخصکننده جرم ذرات است، بيانگر خواص اين برهمکنش هااست. بنابراين مي توان آزمايش هايي انجام داد تا وجود عبارتهاي برهمکنش از اين نوعرا به طور کمي آزمود. قدرت برهمکنش ها و مقدار جرم ذرات اختصاصا با يک روش به هممربوط مي شوند.
3 -مجموعه هاي گوناگون ميدانهاي هيگز،که در مدل استاندارد يا نسخه هايSSM وجود دارد، نشاندهنده مجموعه هاي متفاوتي ازبوزونهاي هيگز با خواص مختلف است. بنابراين آزمون مي تواند بين اين بديل ها نيزتمايز قائل شود. تنها چيزي که براي انجام دادن آزمايش ها نياز داريم، شتاب دهندهمناسب ذرات است: شتاب دهنده هايي که انرژي کافي براي توليد بوزون هاي مختلف هيگز را داشته باشد. شدت کافي براي ساخت مقدار کافي از آنها و آشکارسازهاي خوب براي تجزيه و تحليل آنچه که به وجود آمده است. يک مشکل عمده سر راه انجام چنين آزمون هايي آناست که هنوز نظريه را آنقدر خوب درک نکردهايم که بتوانيم مقدار جرم بوزونهايهيگز را محاسبه کنيم، در نتيجه جستوجو براي يافتن آنها دشوارتر مي شود، زيرا بايد گستره وسيعي از جرم ها را آزمود. ترکيبي از استدلال هاي نظري و اطلاعات حاصل ازآزمايش، مي تواند ما را براي به دست آوردن جرمهاي تقريبي راهنماييکند.
شتاب دهنده بزرگ الکترون- پوزيترون(LEP) در سرن، در گستره اي از جرم ها که احتمال بسيار داشتدر برگيرنده بوزون هاي هيگز باشد، کار کرد. اين شتاب دهنده چيزي پيدا نکرد، اما پيش از آن که شتاب دهنده در سال ۲۰۰۰ براي ساخت تجهيزات جديدتر يعني شتاب دهندهبزرگ هادرون (LHC) سرن تعطيل شد(شکل2)، شواهد از وجود چيزي در حد انرژيو شدت شتاب دهنده يافت و نشان داد که جرم هيگز بايد بيش از ۱۲۰ برابر جرم پروتون باشد. با اين همهLEP شواهد غيرمستقيمي يافت که نشان مي دهد بوزون هيگز وجود دارد:با استفاده از آزمايش هاي انجام شده درLEP ، شماري از اندازه گيري هاي دقيق صورتگرفت که مي توان آنها را با اندازه گيري هاي مشابه تواترون و شتاب دهنده مرکزشتابدهنده خطي استنفورد ترکيب کرد. مجموعه نهايي دادهها، فقط وقتي خوب با نظريهسازگار مي شود که برهمکنش هاي خاص ذرات با سبکترين بوزون هاي هيگز را دربرگيرد با اين تفاسير پژوهشگران به حد بالايي براي جرم بوزون هيگز دسترسي مي يابندکه به آنها کمک مي کند پژوهشهايشان را متمرکز کنند.



http://www.irupload.ir/images/ow08dzyuqqooss0c0de.jpg



شکل28- 2: نمودار بخش هاي مختلف شتاب دهندهبزرگ هادرون


طي چند سال آينده، تنهاشتاب دهنده اي که مي تواند شواهد مستقيمي براي بوزون هاي هيگز توليد کند، تواتروناست. اگر اين شتاب دهنده بتواند به طور پيوسته به شدت باريکه اي که از آن انتظارميرود، دست يابد(که البته تاکنون دستيابي به چنين شدتي امکانپذير نشده است) انرژي اشبراي کشف يک بوزون هيگز در گستره جرم هايي که شواهد غيرمستقيمLEP نشان داد، کافي است. طبق برنامه ريزي هاي انجام شده،LHC که هفتبرابر پرانرژي تر و شدت برخوردهاي آن بسيار بيشتر از تواترون است، در سال ۲۰۰۷ ارائهاطلاعات را آغاز خواهد کرد. اين شتاب دهنده مي تواند به کارخانه بوزون هيگز تبديلشود(يعني مي تواند در هر روز مقدار زيادي ذره توليد کند). با فرض آن کهLHC طبقبرنامهريزي قبلي کار کند، جمع آوري اطلاعات مناسب و آموختن چگونگي تفسير آنها، يکيدو سال زمان ميبرد. انجام آزمايشهاي کاملي که نشان دهد برهمکنش با ميدان هاي هيگزبه وجودآورنده جرم است، علاوه بر LHC که شتاب دهنده پروتون است و تواترون(کهشتاب دهنده پروتون و پادپروتون است) به شتاب دهنده الکترون- پوزيترون تازه اي نيزنياز است.

آنچه که در مورد بوزون هاي هيگز حاصل شود، تنها براي آزمودن اين نکته که آيا سازوکار هيگز به وجودآورنده جرم است، بکار نمي رود، بلکه اين دست آوردها مي تواند نشان دهنده راهي براي چگونگي توسعه مدل استاندارد، براي حل مسائلي همچون منشاء ماده تاريک باشد.


+ منابع اطلاعاتی دیگر:

کاربر:Cph-theory - ویکیپدیا (http://fa.wikipedia.org/wiki/%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1:Cph-theory)
Higgs boson - Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Higgs_boson)
http://www.phy.uct.ac.za/courses/phy400w/particle/higgs.htm
Rumors About Light Higgs (http://www.science20.com/quantum_diaries_survivor/rumors_about_light_higgs)

امیدوارم مفید واقع شده باشد، موفق باشید :قلب:

[ایمان اختیاری]

یاد فیلم Angels and demons افتادم .. البته اگه دیده باشینش اونم همچین چیزی داشت .. God Particle

[FastCode]

این لینک رو فراموش کردید:
http://en.wikipedia.org/wiki/Large_Hadron_Collider
عکسهاش واقعاً مو به تن آدم سیخ میکنه.

[LORD AELX]

حالا که خیلی به این قضیه علاقه مند هستید، اجازه بدهید راجع به شتاب دهنده ذرات هم براتون بنویسم:


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/74/LHC.svg/744px-LHC.svg.png



منبع: ویکیپدیا (* (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%B4%D8%AA%D8%A7%D8%A8_%D8%AF%D9%87%D9%86%D8%AF% D9%87_%D8%B0%D8%B1%D8%A7%D8%AA))


شتاب‌دهنده، دستگاهی است که در آن ذرّات باردار (مانند: ذرات بنیادی، هسته اتم‌ها یا اتم‌های یونیزه شده، مولکولها یا قسمت‌های مولکول) به وسیله میدان‌های الکتریکی یا مغناطیسی تا سرعت‌های بسیار زیادی شتاب‌داده می‌شوند. به طوری که سرعت بسیاری از آنها، حتی تا نزدیکی‌های سرعت نور می‌رسد. انرژی جنبشی ذره در این حالت به این ترتیب، به اندازه چندین برابر انرژی در حال سکون آن می‌باشد (رجوع شود به (http://fa.wikipedia.org/wiki/E%3Dmc%C2%B2)E=mc² (http://fa.wikipedia.org/wiki/E%3Dmc%C2%B2)).



http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1c/CMS_Higgs-event.jpg




از شتاب‌دهنده‌ها در زمینه‌های مختلفی از فیزیک، از جمله در اندازه‌گیریهای متعددی در فیزیک هسته‌ای استفاده می‌شود: یعنی از طریق شلیک ذرّات، توسط شتاب‌دهنده به سوی جسم در حال تحقیق (Target) و پراکندشدن آنها و اندازه‌گیری، توسط یک دوربین یا به طور بهتر ردیاب (Detector).

در حال حاضر، بزرگ‌ترین شتاب‌دهنده در جهان در سرن در حال ساخت است.

شتاب‌دهنده‌ها اصولا به دو دسته خطی و دایره‌ای تقسیم می‌شوند. مشهورترین شتاب‌دهنده‌های خطی، شتابدهنده واندگراف و لیناک هستند، و شتاب‌دهنده‌های دایره‌ای عبارت هستند از: بتاترون، سیکلوترون، مایکروترون و سینکروترون.

معرفی چند شتابدهنده


سیکلوترون ها
اشکال اساسی در شتاب دهنده های خطی، طول بلند آنها برای حصول به انرژی های بالا است و این اشکال با ساختن اولین سیکلو ترون در سال1331__1329توسط لارنس و لینوینگستونمرتفع گردید. ذرات در مسیر مارپیچی شکل در داخل دو نیم کره فلزی میان تهی به نام ?دی ها? و در فضای خلاء و در حالی که صفحات دی ها به یک ولتاژ تغییر دهنده علامت متصل هستند، تحت یک میدان مغناطیسی شتاب دار میشوند. لارنس این کار جدید خود که از یک مدار مارپیچی نیم دایره ای به جای مسیر خطی برای شتاب ذرات استفاده کرد، جایزه نوبل سال 1939 را به خود اختصاص داد.
یک سیکلوترون به صورت دو آهن ربای دوقطبی بزرگ طراحی شده برای ایجادیک ناحیه نیم دایره ای میدان مغناطیسی یکنواخت که به طور یکنواخت به طرف پایین جهت گیری دارد، طراحی میشود.
یک ولتاژ نوسانی برای ایجاد یک میدان الکتریکی در عرض این شکاف اعمال می شود. ذرات به ناحیه میدان مغناطیسی یک مسیرِD خارج یک مسیر نیم دایره ای تزریق می شوند تا به شکاف برسند. بدین ترتیب میدان الکتریکی، به ذرات وقتی از آن عبور می کنند، شتاب می دهد.
حالا ذرات انرژی بالاتری دارند، پس ذر یک مسیر نیم دایره ای دیگر درD بعدی با شعاع بزرگ تر جریان میابند وبنابراین دوباره به شکاف می رسند. بسامد میدان الکتریکی باید درست طوری تنظیم شود که جهت میدان به وسیله زمان ورود آنها در شکاف معکوس شود. میدان در شکاف، آنها را شتاب می دهد و آنها دوباره وارد اولین D می شوند. بدین ترتیب وقتی ذرات به اطراف به طور مارپیچ می چرخند انرژی کسب می کنند. طراحی سیستم چنان است که وقتی آنها سرعت می گیرند، یک قوس بزرگ را دنبال می کنند و لذا همیشه در یک زمان به شکاف می رسند. این راه یک نوسان میدان الکتریکی بسامد ثابت، ادامه میابد تا همواره در عرض شکاف به آنها شتاب داده شود. محدودیت در مورد انرژی که می تواند در چنین وسیله ای به آن رسید به اندازه آهنرباهایی که D ها را تشکیل میدهند وبه شدت میدان مغناطیسی آنها بستگی دارد. این عمل توسط یک سینکروترون انجام میشود، به محض اینکه اصول سینکروترون توسعه یافت، دریافتند که راه خیلی ارزان تری برای دست یابی به انرژی خیلی بالاتر از سیکلوترون وجود دارد و در این صورت روش سیکلوترون اصلی دیگر مورد استفاده قرار نگرفت.
بنابراین سیکلوترونها دارای یک چشمه یونی است، که بین دو صفحه نیم دایره میان تهی (به نام دی)قرار گرفته است. فاصله بین دی ها جایی است که شتاب یون در آنجا صورت می پذیرد. وپایین دی ها وچشمه یون قطب های یک مغناطیس بزرگ قرار دارند.تأثیر میدان مغناطیس بر روی ذرات باردار موجب حرکت آنها در یک مسیر دایره ای میگردد.در هنگام کار سیکلوترون، چشمه یون، ذرات باردار(معمولاً مثبت) را به فضای بین دی ها تزریق می کند که این ذرات به داخل دی دارای بار مخالف شتاب داده می شوند، و فقط مجبور به حرکت در یک مسیر دایره ای به وسیله میدان مغناطیسی می باشند. ابتدا، انرژی ذرات پایین است و مسیر طی شده دارای شعاع کوچکی است. بلافاصله پس از خروج ذرات بوسیله دی اول دفع شده و به سمت دی دوم شتاب داده میشوند. در این زمان، ذرات انرژی جنبشی نسبتاً بیشتری دارند، لذا آنها مسیر دایره شکلی را که دارای شعاع بزرگ تر است طی می کنند، ولی زمانی را که ذره برای بیرون آمدن از دی ها لازم دارد همیشه یکسان است(سرعت آن ها بالا تر است، ولی مسیری که دارای شعاع بزرگتری است،طولانی تر است. ذراتی که هر بار به این طریق شتاب داده میشوند از فاصله بین دی ها عبور می کنند. سرانجام شعاع مسیر مارپیچی که باید سیکلوترون آن را در حرکت بعدی خود نگه دارد، بسیار بزرگ شده و ذرات به صورت بار الکتریکی از داخل سیکلوترون به طرف هدف منحرف می گردند.
بیشینه انرژی که در سیکلوترونهای متعارف وفرکانس ثابت قابل دسترس است حدودMeV25برای پروتن و دوترون ،و MeV50برای ذرات آلفا است. شکل میدان الکترواستاتیک در شکاف یا فاصله بین دی ها و همچنین طراحی میدان مغناطیسی، سبب یک غیر یک نواختی در لبه های بیرونی دی ها میشوند که این خود باعث یک اثر تمرکزی در باریکه ذرات می گردد. بنابراین یون ها در باریکه درونی با شدت کمتر از 5/0 میلی آمپر و در باریکه بیرونی ده برابر کمتر جریان می یابند. هر قدر انرژی های زیاد شود نیبیت جرم هم افزایش میابد. لذا بسامد یا میدان مغناطیسی و یا هر دو باید به نحوی تغییر کنند که افزایش جرم به خاطر ورود باریکه ذرات به شکاف در یک فاز جبران شوند. این تغییر اولی را با سینکروترونها میتوان انجام داد. شتابدهنده

سینکروسیکلوترون
افزایش جرم نسبیتی را میتوان با کاستن سر عت زاویه ای میدان الکتریکی درطی فرآیند شتاب، جبران نمود. بنابراین، سرعت زاویه ای یا بسامد میدان الکتریکی میتواند تعدیل گردد، بطوری که سرعت زاویه ای یون و میدان الکتریکی، اگرچه متغیر هستند، همواره در طی فرآیند شتاب، مساوی(یا همزمان) گردند. به این طریق یک بسامد تعدیل شده تا سینکرو _ سیکلوترون تا بدست می آید که تابع محدودیت انرژی بیشینه یک سیکلوترون نمی باشد. با این وجود، شدت باریکه بسیار پایین تر است ( معمولاً با فاکتوری معادل 1000)در واقع، هر گروه از یون ها با تنظیم بسامد میدان الکتریکی تا انرژی بیشینه خود شتاب داده می شود سپس بسامد میدان الکتریکی به مقدار آغازین خود برگشت داده شده و گروه جدیدی از یون ها تا انرژی بیشینه خود شتاب میابند. این امر به یک باریکه پالسی ذارای شتاب میانگین بسیار پایین تر از یک سیکلوترون منجر می گردد. در سال1945 توسعه این تکنولوژی اجازه داد که با تغییر بسامد ولتاژ شتاب داده شده انرژی نسبیتی ذرات نیز تغییر کند. به این در آن زمان شتاب دادن ذرات تاMeV700 میسر گردید. این انرژی حدود یکصد برابر بیش از انرژی کسب شده در گسیل ذرات توسط رادیو اکتیویته طبیعی بود.


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b9/Construction_of_LHC_at_CERN.jpg


سیکلوترون ایزوکرونی
افزایش جرم نسبیتی متنایب با انرژی (یا سرعت) یون است. افزایش جرم نسبیتی میتواند به وسیله القاء مغناطیسی که به عنوان تابعی از شعاع میدان مغناطیسی افزایش میابد جبران گردد. با ثابت ماندن سرعت زاویه ای یون و میدان الکتریکی (پدیده هم زمانی یاایزوکرونی) طی فرآیند شتاب، یک سیکلوترون ایزوکرونی حاصل می گردد. یک سیکلوترون ایزوکرونی تابع محدودیت انرژی بیشینه یک سیکلوترون یا محدودیت شدت بیشینه یک سینکرو _ سیکلوترون نمی باشد.
سینکروترون ها با بسامد تعدیل شده بسامد یک سیکلوترون با توجه به تغییرات سرعت و جرم وقتی پدیده های نسبیتی افزایش می یابند از اهمیت خاصی برخوردار میشود. در انرژی های بالا شعاع قوس زیاد میشود این منجر به پیدایش دو طرح مختلف شتابدهنده می گردد. یکی تعدیل بسامد یا سینکروسیکلوترون که همان اساس سیکلوترون را با مسیر مارپیچی ذره و دیگری سینکرو ترون ها که عبور یا مسیر ذره در دایره های ثابتی جریان دارد. در سینکروترون موازنه ای بین بسامد ومیدان مغناطیسی وجود دارد، یکی یا هر دوی آن ها در طی شتاب گرفتن طبق معادله زیر تغییر می کنند.


E_kin=Y?r^2 Bqشدت میدان مغناطیسی، rشعاع مسیر پرتو در انرژی E_kin ، Y=B/mعددی است ثابت وmبه جرم ذره اطلاق میگردد.



http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/25/Large_Hadron_Collider_at_CERN_map.svg/574px-Large_Hadron_Collider_at_CERN_map.svg.png


سینکروترون ها
یک سینکروترون که گاهی اوقات سینکرو_سیکلوترون نامیده می شود، یک شتاب دهنده دایره ای است که دارای یک کاواک مشدد الکترومغناطیس برای شتاب دادن ذرات است. چندین شتابدهنده دایره ای در آزمایشگاه شتابدهنده ملی فرمی وجود دارند. ذرات از طریق هر کاواک به دفعات بسیار عبور می کنند. وقتی آنها حول حلقه میگردنند، هر مرتبه یک شتاب کوچک دریافت می کنند، یا انرژی را افزایش می دهند. وقتی انرژی یا شدت میدان تغییر میکند در نتیجه شعاع مسیر ذرات تغییر می یابند.
بدین ترتیب، افزایش انرژی می یابند شدت میدان مغناطیسی که برای هدایت کردن آنها استفاده می شود باید با هر چرخش برای نگه داشتن ذرات متحرک در یک حلقه، تغییر کند. تغییر در میدان مغناطیسی باید به طور دقیق با تغییر در انرژی همزمان شود یا باریکه تلف خواهد شد. بنابراین نام ?سینکروترون?از گستره انرژی های بالایی کهذرات می توانند در یک تک حلقه شتاب بگیرند بوسیله گستره شدت میدان قابل دستیابی با دقت بالا از یک مجموعه خاص آهنرباها، معین میشود. برای رسیدن به انرژی های بالا، فیزیکدان ها گاهی اوقات از یک مجموعه سینکروترون های با اندازه های متفاوت استفاده می کنند، هر یک، سیستم بزرگتر بعدی را تغذیه می کند. ذرات اغلب پیش از ورود به اولین حلقه، با استفاده از یک شتابدهنده خطی کوچک یا وسیله ای دیگر پیش شتاب می گیرند. تابش سینکروترون نامی است که به تابش الکترومغناطیسی گسیل شده بوسیله ذرات باردار چرخنده در یک سینکروترون اطلاق می شود. این تابش به این علت است که ذرات باردار بوسیله میدان مغناطیسی از آهنرباهای دوقطبی برای به حرکت در آوردن باریکه حول حلقه شتاب می گیرند(منحرف میشوند). هر ذره باردار شتابدار، تابش الکترومغناطیسی تولید می کند.
طول موج و شدت تابش سینکروترون به انرژی و نوع ذره گسیل شده بستگی دارد. اگر منظ.ر انبار کردن یک باریکه انرژی بالا باشد پس تابش سینکروترون یک مشکل است.اتلاف انرژی از باریکه بوسیله این اثر تابش، باید به وسیله معرفی کاواک های شتاب دهنده در یک یا چند مکان در حلقه بازگردانده شود، تا به ذرات هرگاه که عبور می کنند یک تکان در انرژی بدهند. میزان و انرژی تابش به سرعت ذرات تابش کننده و شدت میدان مغناطیسی وابسته است. وقتی ذرات به سرعت نور نزدیک می شوند، این اثر سریعاً افزایش میابد. ضریب نسبیت خاص، گاما، نسبت به انرژی ذره به انرژی جسم سکون، یعنی mC^2 است. اتلاف انرژی برای انرژی یک الکترون معین با گاما یعنی با ??mC?^2 متناسل است.
حتی با پیشرفت های انجام شده بر روی سیکلوترون های با تمرکز قطاعی وسینکروسیکلوترون ها، باز هم یک محدودیت در انرژی نهایی ذرات باقی می ماند وآن اندازه و قدرت مغناطیس است. یک محدودیت عملی از اندازه و قدرت برای یک مغناطیس بزرگ منفرد وجود دارد. پیشرفت بعدی در رابطه با شتاب ذره دستگاهی بود که می توانست قدرت میدان مغناطیسی را همراه با فرکانس تغییر ولتاژ تغییر دهد. چنانچه میدان مغناطیسی و فرکانس هر دو بتوانند تغییر کنند، امکان وادار ساختن ذرات برای حرکت در مدار با اندازه یکسان به جای مارپیچ ممتد در مدارهای با شعاع های بزرگتر و بزرگتر وجود دارد. بزرگترین شتاب دهنده های مدرن که بر اساس این مبانی به وجود آمده اند و به نام سینکروترون ها شناخته می شوند.
به جای دی ها تنها یک لوله بسته انحنا دار وجود دارو که حاوی ذرات است. به جای مغناطیس های بزرگ در بالا و پایین دی ها، یک سری از مغناطیس های با شکلcقرار گرفته در تناوب های طولی لوله جایگزین شده اند. ذرات به وسیله یک شتابدهنده کوچکتر به داخل حلقه تزریق شده و در داخل لوله بوسیله الکترومغناطیس ها نگهداری می شوند. شتاب ذرات به وسیله حفره های شتابدنده که مشابه لوله های غلتان در یک شتابدهنده خطی عمل می کنند، انجام می گیرد.
تواترون در آزمایشگاه ملی شتاب دهنده فرمی نزدیک شیکاگو وبواترون در دانشگاه برکلی بزرگترین سینکروترون های دنیا هستند که پروتن هایی با انرژی در محدوده تریلیون و بلیون الکترون ولت (TeVو GeV) در اختیار می گذارند.
شتابدهنده
بتا ترون
شتاب دهنده ها برای شتاب دادن یون های ?سنگین? با بار مثبت مانند پروتون ها طراحی شده اند. شتاب دادن الکترون ها نیز، بجز برای سیکلوترون، امکان پذیر است. زیرا افزایش انرژی نسبیتی الکترون ها 2000مرتبه پایین تر از پروتون ها ست. بتاترون یک شتاب دهنده الکترون است که دارای تشابهاتی با سینکروترون می باشد. مدار الکترون در آنها ثابت بوده و میدان مغناطیسی وابسته به زمان است. با وجود این، شتاب الکترون ها مانند شتاب دادن آنها در ترانسفورمرها است که هادی مسی خروجی با باریکه الکترونی جایگزین شده است.
سایر شتاب دهنده ها
گرچه اکثر انواع شتاب دهنده ها از نوع های مختلفی است که طرح عمومی آنها در اینجا مورد بحث قرار گرفت، ولی شتاب دهنده های متعدد دیگری نیز در برخی از مراکز تحقیقاتی جهان قرار دارندکه با وجودی که از انواع فوق هم هستندولی در نوع خود کم نظیر یا منحصر به فرد محسوب میشوند. سیکلوترون آگور هم نتیجه همکاری مشترک دو شرکت گرونتیگس در هلند و اورسی در فرانسه می باشد. سیکلوترون تریمف یک شتاب دهنده غول پیکر است که یون های هیدروژن باردار منفی راتا75 درصد سرعت نور شتاب می دهد.



http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3f/Fermilab.jpg/800px-Fermilab.jpg
نمای هوایی از یک سینکروترون در مرکز تحقیقاتی فرمی در ۵۰کیلومتری شیکاگو.




http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cc/Fermilab_Main_Control_Room_Panorama.jpg/800px-Fermilab_Main_Control_Room_Panorama.jpg
اتاق فرمان یک شتابدهنده


==================================================

راستی، حدود 1 ماه پیش بود که کانال 4 تلویزیون ایران، برنامه Mega Builders رو پخش می کرد و موضوعش هم ساخت یکی از همین شتاب دهنده های ذرات تو کشور فرانسه بود. اگر فیلمش رو گیر بیارید، خیلی چیز ها دستگیرتون میشه. :چشمک: