در راه کشف اسرار بیگ‌بنگ؛ برخورد اکسیژن برای اولین بار در شتاب‌دهنده سرن آزمایش شد

برخورددهنده هادرونی بزرگ (LHC) در سرن سوئیس، اولین‌ بار موفق به انجام برخوردهای پرانرژی میان پروتون‌ها و یون‌های اکسیژن شد. این آزمایش به دانشمندان اجازه می‌دهد شرایط لحظات اولیه پس از بیگ‌بنگ را شبیه‌سازی و اسرار جدیدی از کیهان آشکار کنند.

به گزارش Phys، بزرگ‌ترین و قدرتمندترین شتاب‌دهنده ذرات جهان از ۲۹ ژوئن تا ۹ ژوئیه (۸ تا ۱۸ تیر) وارد فاز عملیاتی ویژه و تاریخی شده است. در این دوره، اولین‌ بار در تاریخ دانشمندان در سازمان تحقیقات هسته‌ای اروپا (CERN) ذراتی غیر از پروتون یا سرب را در این دستگاه عظیم به هم می‌کوبند.

برخورد پروتون و اکسیژن در شتاب‌دهنده سرن

کمپین آزمایشی سرن که نتیجه سال‌ها برنامه‌ریزی و آماده‌سازی است، 3 نوع برخورد کاملاً جدید را در بر می‌گیرد: برخورد پروتون-اکسیژن، برخورد اکسیژن-اکسیژن و برخورد نئون-نئون.

هدف اصلی این آزمایش‌ها مطالعه پدیده‌های بنیادی فیزیک، ازجمله نیروی هسته‌ای قوی (نیرویی که هسته اتم‌ها را کنار هم نگه می‌دارد)، ماهیت پرتوهای کیهانی به‌ویژه خواص پلاسمای کوارک-گلوئون (QGP) است؛ حالتی از ماده که تصور می‌شود فقط چند میکروثانیه پس از بیگ‌بنگ، کل جهان را پر کرده بود.

به گفته «رودریک بروس»، متخصص یون در LHC، برخورددادن پروتون با یون‌های اکسیژن، چالش‌برانگیزترین بخش این عملیات است. او توضیح می‌دهد: «به‌دلیل تفاوت در نسبت بار به جرم، میدان الکترومغناطیسی شتاب‌دهنده بر پروتون‌ها و یون‌های اکسیژن متفاوت تأثیر می‌گذارد. بدون انجام اصلاحات دقیق، این 2 پرتو در هر دور در نقاط مختلفی با هم برخورد خواهند کرد.» مهندسان برای غلبه بر این مشکل، فرکانس هر پرتو را با دقتی فوق‌العاده تنظیم می‌کنند تا مطمئن شوند که برخوردها دقیق در 4 آشکارساز اصلی LHC رخ می‌دهند.

علاوه‌براین، مشکلی جدید و پیش‌بینی‌نشده نیز وجود دارد که دانشمندان آن را «اثر دگرگونی» یا «آلودگی پرتو» می‌نامند. برخوردهای اولیه ذرات ثانویه‌ای تولید می‌کنند که دقیق همان نسبت بار به جرم یون‌های اکسیژن را دارند. این ذرات «آلوده» با پرتو اصلی مخلوط شده و تحلیل داده‌های برخورد را پیچیده می‌کنند.