برخورد پروتون پروتون و تولید ذرات جت
با کشف بوزون هیگز در سرن که منجر به دریافت جایزه نوبل ۲۰۱۳ برای فیزیکدان مطرح، پیتر هیگز شد، کار در این مرکز خیلی بیشتر مورد توجه قرار گرفت، زیرا بوزون هیگز آخرین ذره پیش‌بینی شده اما کشف نشده در مدل استاندارد فیزیک ذرات بود. آنچه اکنون هزاران فیزیکدان در سرن انجام می‌دهند، کشف پدیده‌هایی است که فراتر از درک فعلی جهان زیر اتمی است و مدل استاندارد در توضیح آنها درمانده است. یکی از این افراد جوسکا پکانن (Juska Pekkanen) فیزیکدانی است که اخیرا از رساله دکترای خود درباره ذرات جت و جستجو برای ذرات پرجرم جدید در گروه فیزیک کاربردی دانشگاه آلتو (Aalto) دفاع کرد.
در حال حاضر، فقط ۱۵ درصد جرم کل جهان با ماده طبیعی قابل مشاهده بوده و بقیه‌ی آن، ماده تاریک است که دانش بسیار کمی در مورد آن وجود دارد. همین طور مسئله انرژی تاریک راز پنهان دیگری است که جهان را گسترش می‌دهد و اجسام آسمانی را از یکدیگر دور می‌کند. یکی از راه‌های پیداکردن اسرار ماده و انرژی تاریک، مطالعه برخورد پروتون‌های با سرعت و انرژی فوق‌العاده زیاد است. پکانن و همکارانش بر روی شلیک ذرات با نام ذرات جت (jet) متمرکز شده‌اند که در لحظه‌ی برخورد پروتون‌ها متولد می‌شوند. این رویدادها می‌توانند علائمی از ذرات جدید در خود داشته باشند.
مطالعه ذرات جت در سطح فیزیک ذرات به یک زمینه نوظهور تبدیل شده که توسط پکانن و همکارانش در آزمایش سیملوله فشرده میونی (CMS) در سرن به عنوان «ذره شناسی جت» نامگذاری شده است. آنها برخورد ذرات در برخورد دهنده بزرگ هادرونی (LHC) را ثبت کرده و پیامدهای آن را اندازه گیری می‌کنند. تقریبا هر برخورد، ذرات جت یا شلیک‌هایی از ده‌ها ذره که شامل کوارک‌ها و گلئون‌ها می‌شود را تولید می‌کند. محققان انرژی کل در ذرات جت را محاسبه و اندازه گیری می‌کنند که چگونه انرژی آنها توسط انواع مختلف ذرات حمل می‌شود.
پکانن می‌گوید:
ما با میلیون‌ها حسگر به طول ۲۰ متر و آشکارساز ۱۵ هزار تنی در حال تلاش برای بدست آوردن جزئیات ذرات جت هستیم. با این اندازه گیری‌ها، کشف ذرات جدید آسان‌تر می‌شود.
هزاران سیگنال که برخی از حسگرها را انتخاب می‌کنند باید با الگوریتم‌های پیچیده، مرتب شوند. با بازسازی رویدادها با استفاده از شبیه‌سازی رایانه‌ای، حسگرها می‌توانند به خوبی تنظیم شوند. بر اساس گفته پکانن، ذرات جت می‌توانند در پیدا کردن ذرات پرجرم جدید نقش داشته باشند. او بر روی رویدادهایی تمرکز کرده که در آنها برخورد ذرات، دو ذره‌ی جت را بوجود می‌آورد که به جهت مخالف هم شلیک می‌شوند. این رویدادها می‌تواند همان جایی باشد که ذرات ناشناخته برای اولین بار متولد شده و سپس فورا به ذرات دیگر واپاشی می‌کنند. دانشمندان میلیاردها از این برخورد را تجزیه و تحلیل کرده و هر گونه بی قاعدگی را مورد بررسی قرار می‌دهند، چرا که می‌تواند نشانه‌ای از ذرات جدید انقلابی باشد.
این مطالعه با استفاده از بالاترین انرژی که تاکنون در LHC به دست آمده، یعنی ۱۳ ترا الکترون ولت انجام شده است. این انرژی برای یک تک پروتون که انرژی نهایتا در حد انرژی جنبشی پرواز یک پشه دارد، خیلی زیاد است. انرژی همه پروتون‌ها با هم برای پرواز یک هواپیمای جمبو جت کافی است! آزمایش‌ها تا پایان سال ۲۰۲۲ ادامه خواهد داشت و انتظار می‌رود فیزیکدانان اطلاعات بیشتری جمع آوری کنند. تاکنون ذرات پرجرم جدیدی کشف نشده و این یعنی نیاز به طراحی نسل بعدی برخورد دهنده‌ها و آشکارسازهای هادرونی برای دستیابی به انرژی‌های بالاتر وجود دارد. امیدواریم که فیزیک جدید منتظر بماند!
مطلب ارئه شده برگرفته از سایت deeplook می باشد.
http://www.deeplook.ir/%d8%b0%d8%b1%d8%a7%d8%aa-%d8%ac%d8%aa-%d9%88-%d9%81%db%8c%d8%b2%db%8c%da%a9-%d9%be%d8%b3%d8%a7%d9%87%db%8c%da%af%d8%b2/