مُصادم الهادرونات الكبير يُقلل من التَصادمات أملًا بالتوصُّل إلى اكتشافاتٍ جديدة

استمع على ساوندكلاود 🎧

يتبع مُصادِم الهادرونات الكبير (LHC) عادةً شِّعار "الإضاءة القصوى"، بِمعنى الحُصول عَلى أقصى عِددٍ مُمكِن مِن التّصادُمات. لكن هذه الفترة سيُهمِل المُصادِم هذا الشِعار وسَيقوم بمجموعةٍ من العمليات الخاصّة، الّتي تتطلّبُ إضاءة مُنخفضة جدًا ضمن المُنشئات (TOTEM) و (ATLAS/ALFA) التابعةِ للمُصادِم.

سَيقوم العُلماء بإجراءِ هَذهِ التّجارُب مِن أجلِ دِراسَةِ نوعٍ خاصٍ من التّفاعلات يُسمى "التّبعثُر المرِن" Elastic scattering، يَحصُل هذا التّفاعل عندما ينجو بروتونان من التّصادُم المباشر معًا، فيَنحرِفُ مَسارُ كلٍّ مِنهُما قليلاً فقط. يكونُ هذا التّفاعُل عادةً غَيرُ جديرٍ بالاهتمام لأن التركيز الأساسي في تجارُب المُصادِم ينصَبُ على صَدمِ البروتونات بِبَعضِها البَعض وتشكيلِها جسيماتٍ جديدة.

لكِنَ دِراسة هذا التّبعثُر المرن مهمّةٌ جدّاً للعُلماء، فهو يسمَحُ لَهُم بِدراسَةِ بُنيَةِ البروتونات الدّاخلية، بالإضافة إلى معرفة الجُسَيمٍ المسؤول عن حصولِ هذا التّفاعل داخلَ البروتون. في الواقع، نحن نَعرف اليوم أنَّ البروتونات جسيمات مركبةٌ، أي أنَّها مكونةٌ من عدّة جُسَيمات، فهي تتكوّن من ثلاثة كواركاتٍ (إثنان علويان وواحد سفلي)، وهذه الكواركات مُلتَصِقة يبعضِها بواسِطة (الغلونات)، لكننا لا نَعلم ترتيبَ هذه المُكوّنات بالضبط، كما أنّنا نَجهل ما هو الدّور الذي تَلعبُه هذه الجُسَيمات عندما يَرتدّ البروتونان عن بعضهما في التّبعثُر المرن.

إن هذه الدّراسة ستفيدنا في فَهم سلوكِ الأشعّة الكونيّة، وهي جُسَيماتٌ عاليةُ الطّاقة تَرتطم بالغِلاف الجوّي للأرض وتتفتت مطلقةً زخّاتٍ من الجُسَيمات الثّانويّة.

تَقومُ الأجهزة الحسّاسة في كلٍ من (TOTEM) و (ATLAS/ALFA) برَصدِ البروتونات ودراستها بعدَ عملية التّبعثُر المَرن، عندما تنحرف عن مسارِ حُزمة البروتونات الأصلية بزاوية صَغيرة جدّاً.

تقوم مُنشأة TOTEM بدراسةِ أحدِ أروع المواضيع الفيزيائيّة، إذ تدرُس إمكانيّة مرور بروتونين خِلال بعضِهما من دونِ أن يَتأثرا ببعضهما على الإطلاق. قد تَبدوا هذه الفكرة غريبةً إذا كُنتَ تتخيّل البروتونين على شكل كُرَتي بلياردو، لكن لكي تفهم التّفاعل عليك أن تتخيّل البروتونين على "شكل مجرّتين كبيرتين" (تتكوّنان من جُسَيماتٍ متحركةٍ وصغيرةٍ جداً)، عندما تمرّ مجرّتان من خِلال بَعضهما بسُرعاتٍ كبيرةٍ فإنه من الممكن أن لا تتأثر الجسيمات الصغيرة داخل كل منهما ببعضها كثيراً.

المصدر: هنا