ساخت آهن‌ربایی قدرتمند برای برخورد دهنده "اف.سی.سی"

به گزارش هفته نامه پزشکی امروز به نقل از ایسنا 

و به نقل از گیزمودو، بزرگترین شتاب دهنده ذرات امروزی "برخورددهنده هادرونی بزرگ" در ژنو سوییس است که حلقه‌ای از آهنربا به طول ۲۶.۷ کیلومتر(۱۶.۶ مایل) در اطراف آن است. اما برنامه‌هایی برای "برخورددهنده اف سی سی"(Future Circular Collider) وجود دارد که شامل توسعه یک آهنربا ۱۰۰ کیلومتری(۶۲ مایل) با ۱۰ برابر انرژی برخورد دهنده هادرونی بزرگ در اطراف است. البته برخورد کننده بزرگتر به آهنرباهای بزرگتر احتیاج دارد.

برخورددهنده اف.سی.سی یک بررسی مفهومی است که با هدف ایجاد و توسعهٔ طرح‌هایی برای یک شتاب‌دهندهٔ ذرات پس از برخورددهنده هادرونی بزرگ(LHC) با ظرفیت انرژی تا مقدار قابل توجهی بالاتر از محدودیت‌های برخورددهنده‌های دایره‌ای قبلی بزرگترین شتاب‌دهنده پروتون(SPS)، تواترون، برخورددهندهٔ هادرونی بزرگ(LHC) است. بررسی برخورددهندهٔ اف سی سی به برآورد قابلیت‌های مختلف سناریوهای ذرات مختلف با هدف افزایش قابل توجه انرژی و تابندگی، در مقایسه با برخورددهنده‌های موجود می‌پردازد.

"الکساندر زلوبین"(Alexander Zlobin) دانشمند آزمایشگاه فرمی در گفتگو با گیزمودو گفت: در دسته آهنرباهای شتاب دهنده ابررسانا، ما به حد مجاز این نوع فناوری نزدیک هستیم اما ما اکنون به فکر چگونگی شکستن این حد با استفاده از ایده‌های جدید هستیم.

شتاب دهنده ذرات با تسریع پروتون‌ها یا کل هسته‌های اتمی نزدیک به سرعت نور ، کوچکترین واحدهای ماده مانند کوارک‌ها و بوزون‌ها را تولید و تشخیص می‌دهند. از طریق معادله معروف E = mc۲ ، ذرات جدید می‌توانند از انرژی برخورد ، با آشکارسازهای پیشرفته فناوری که نقطه برخورد را احاطه می‌کنند، ظاهر شوند. جستجوی ذرات با جرم بالاتر به شتاب دهنده‌های بزرگتر و آهنرباهای دارای میدان‌های قوی‌تر نیاز دارند.

آهن‌رباهای ابررسانا بر اساس یک اصل اساسی فیزیک بنا شده‌اند. یک سیم پیچ با جریان الکتریکی که از آن عبور می‌کند، یک میدان مغناطیسی مربوطه را تولید می‌کند که از مرکز سیم پیچ پایین می‌آید. ابررساناها موادی هستند که جریان‌ها بدون مقاومت می‌توانند از طریق آن عبور کنند و بنابراین می‌توانند جریان‌های متراکم تری تولید کرده و آهنرباهای قوی‌تری ایجاد کنند.

آهن‌رباهای ابررسانای بزرگ برخورد دهنده‌ هاردونی بزرگ دارای قدرت ۸.۳ تسلا است که قدرت آن مشابه یک دستگاه ام.آر.آی با انرژی بالا است. سرانجام، دانشمندان امیدوارند که یک آهنربای شتاب دهنده با قدرت ۱۶ تسلا برای برخورددهنده اف سی سی تولید کنند. این کار در دمای عملیاتی ۴.۵ درجه بالای صفر مطلق انجام می‌شود.

برخورددهنده هادرونی بزرگ(Large Hadron Collider) یا به طور مختصر ال‌اچ‌سی(LHC) یک شتاب‌دهنده ذره‌ای و برخورددهنده مستقر در سازمان تحقیقاتی سرن در نزدیکی ژنو سوئیس است. این پروژه در ۱۰ سپتامبر ۲۰۰۸ میلادی (۲۰ شهریور ۱۳۸۷ هجری شمسی) پس از ۲۰ سال آماده‌سازی، آغاز به کار کرد. از اهداف مهم این پروژه، کشف ذره بنیادی هیگز است که فیزیک‌دانان ذرات بنیادی وجود آن را پیش‌گویی کرده‌اند. ذره هیگز یا بوزون هیگز، دخیل در ایجاد جرم در ذرات بنیادی است. در این آزمایشگاه، پروتونها، در یک تونل حدود ۲۷ کیلومتری شتاب گرفته و به اندازه ۱۴ تریلیون الکترون ولت انرژی می‌گیرند و با هم برخورد می‌کنند تا این برخورد، ردی از بوزون هیگز را نشان‌دهد.

"آمالیا بالارینو" (Amalia Ballarino) مدیر یکی از بخش‌های "سازمان اروپایی پژوهش‌های هسته‌ای" یا "سرن" گفت:  نمایش میدان تی ۱۴ در یک آهنربا شتاب دهنده دو قطبی و امکان دستیابی به چگالی جریان مورد هدف در سیم های R&D نقاط عطفی در تاریخ رسانای Nb۳Sn و یک دستاورد اطمینان بخش برای برنامه توسعه آهنربای در آینده است.

"مایکل بندیکت"(Michael Benedikt) ، فیزیکدان سرن که رهبر این مطالعه نیز است اظهار کرد: توسعه فناوری جدید برخورد دهنده منجر به مزایایی فراتر از فیزیک می‌شود که امیدوارم در مورد برخورد دهنده اف سی سی نیز اتفاق بیفتد. برای مثال می‌توان از آهنرباهای قوی‌تر برای افزایش وضوح تصویربرداری پزشکی مبتنی بر آهنربا استفاده کرد. این تیم هنوز به هدف خود که ساخت آهنربایی با قدرت ۱۶ تسلا است نرسیده اما در آخرین آزمایشات موفق به توسعه آهنربایی با قدرت ۱۴.۱ تسلا شده است که این موضوع نشان دهنده این است که می‌توانند در آینده به قدرت ۱۶ تسلا نیز دست پیدا کنند.

انتهای پیام