ماهي التعديلات التي أجريت خلال العامين الماضيين على أضخم تجربة على الأرض

في أوائل عام 2013 و بعد عامين من تشغيل مصادم الهادرونات الكبير (LHC) ، تم اغلاق المصادم للصيانة. مئات المهندسين و التقنيين استغرقوا ما يقارب السنتين في اصلاح و تقوية المسرّع لرفع مستوى طاقة صدم الجسيمات فيه . والآن اصبح أكبر و أقوى مصادم للجسيمات في العالم جاهزاً للعمل ، فما التغيرات الجديدة التي طرأت عليه؟

1. مغناط جديدة:

من أصل 1232 مغناطيس ثنائي القطب فائق الناقلية، و التي تقوم بتوجيه حزم الجسيمات حول المسرّع ، تم استبدال 18 مغناطيس لم تعد صالحة .

2. توصيلات أقوى:

تم وضع مجزئات تيار لاكثر من 10،000 وصلة كهربائية بين المغانط ثنائية القطب في مصادم الهادرونات. ومجزأ التيار هي هي وصلات معدنية تعمل كمسار بديل للتيار الذي تصل قيمته الى ما يقارب 11،000 امبير . و التي تحفظ الوصلات الخارجية في حال حصول خطأ ما .

3.مغانط أكثر اماناً

للمغانط فائقة الناقلية في مصادم الهيدرونات نظام حماية متطور ، تقوم المغانط فائقة التوصيل بتوصيل الكهرباء دون أن تخسر جزءاً من الطاقة بسبب المقاومة،وبالتالي تولد حقلاً مغناطيسياً هائلاً . عند إيقافه يعود المغناطيس مرة اخرى لحالة المقاومة مطلقاً كمية كبيرة من الطاقة. نظام الحماية السريع في مصادم الهادرونات يعمل على تبديد هذه الطاقة بطريقة يمكن التحكم في حال قاس هذا النظام تنامي جهدٍ غير طبيعي عبر المغناطيس.

4.حزم ذات طاقة أعلى

ستكصل طاقة صدم الجسيمات في مصادم الهادرونات عام 2015 حتى 13 تيرا إلكترون فولت ( أو 6.5 تيرا الكترون فولت لكل حزمة) ، بينما كانت تصل إلى 8 تيرا إلكترون فولت ( أو 4 تيرا إلكترون فولت لكل حزمة ) في 2012 . ستسمح الطاقة العالية للفيزيائيين بتوسيع عملية البحث عن جسيمات جديدة و اثبات الفرضيات التي لم تكن قابلة للفحص من قبل.

5. حزم أضيق:

بسبب العلاقة العكسية بين عرض الحزمة و الطاقة (أي انه كل ما ازدادت طاقة الحزمة قل عرضها) ، فستكون الحزم في مصادم الهادرونات مركزة بشكل أكبر، مما يعني دراسة المزيد من التفاعلات و التصادمات في التجربة.

6.دفعات بروتونات أصغر ولكن بفاصل زمني أقل:

سيكون عدد البروتونات في كل دفعة. فمقابل 120 مليار بروتون في كل دفعة عام 2015 ، كان العدد 170 مليار بروتون في كل دفعة .عندما تحدث عشرات من التصادمات في آنٍ واحد يصبح من الصعب على أجهزة الرصد الحاسوبية تحديد الأجسام بناءا على تصادماتها . و مع عدد أقل من البروتونات فان مشكلة "التصادم" ستكون أقل حدة . و مع ذلك سيكون الفاصل الزمني مابين دفعتين 25 نانو ثانية (النانو هو واحد على مليار) ، بينما كانت الفاصل 50 نانوثانية عام 2012. و بالتالي سيحصل عدد أكبر من التصادمات في كل ثانية ضمن مصادم الهادرونات.

7. جهد اعلى

تجاويف الترددات الراديوية و التي تعطي الجسيمات عند مرورها دفعات صغيرة من الطاقة ، سوف تعمل عند مستوى طاقة أعلى لكي تتمكن من دفع الجسيمات نحو طاقات أعلى .

8.عمليات تبريد فائقة الفعالية:

للحفاظ على المغانط في حالة الناقلية الفائقة يجب ابقاء المغناطيس ثنائي القطب في درجات حرارة منخفضة جداً. تم تعزيز نظام التبريد بشكل كامل مع صيانة مضخات التبريد ، و توسيع أنظمة التحكم ، وتجديد محطة التبريد .

9. الالكترونيات المقاومة للاشعاع

تضمنت عملية الصيانة الكاملة و تحديث الانظمة الالكترونيات في مصادم الهيدرونات إجراء أكثر من 400،000 اختبار إلكتروني،وإضافة أنظمة أكثر قدرة على تحمل الاشعاع .

10. فراغ أكثر أمناً

تكون الأنابيب التي تجري فيها حزم البروتونات مفرغة تماما من الهواء لكي لا تصطدم الجسيمات بأي جزيئات أثناء حركتها ، و لكن الحزم المشحونة يمكنها أن تنتزع الالكترونات من الأسطح الداخلية للأنابيب لتكون ما يسمى ب " غمامة إلكترونية " و التي تتداخل مع حزمة البروتونات . و للتخفيف من هذا التأثير تم طلاء داخل الأنبوب تمتص هذه الالكترونات . و في بعض الأماكن تم لف أنبوب حزمة البروتونات بملف لولبي لكي يمنع الإلكترونات من المرور عبر الجوانب.

المصدر: هنا