اَبا اِباد

Dr. Karl

ساختار شتاب‌دهنده‌ی هادرونی بزرگ

برخورددهنده‌ی بزرگ هادرونی Large Hadron Collider یا همان LHC بخش آخر از زنجیره‌ی شتاب‌دهنده‌‌ی CERN است.

در واقع شتاب‌دهنده‌ی CERN خود از زنجیره‌ای از ماشین‌ها تشکیل شده است که هریک، تاحدی به ذرات شتاب داده و آن‌ها را به سطوح بالاتر انرژی می‌رسانند. هر ماشین در این زنجیره، سطح انرژی پرتو ذرات را افزایش داده و به ماشین بعدی تحویل می‌دهد. تا اینکه آخرین بخش یعنی LHC انرژی ذرات را تا ۱۳/۶ ترا الکترون ولت می‌رساند. اولین بخش از این زنجیره در حال حاضر، شتاب‌دهنده‌ی خطی ۴ یا Linear Accelerator 4 یا Linac 4 است که از سال ۲۰۲۰ آغاز به کار کرده‌است. در واقع Linac 4 منبع پرتوهای پروتون شتاب‌دهنده‌ی CERN است.

Linac4 سطح انرژی یون‌های منفی هیدروژن (یعنی یک پروتون و دو الکترون) را تا ۱۶۰ مگا الکترون ولت می‌رساند و سپس به ماشین بعدی یعنی Proton Synchrotron Booster یا PSB تحویل دهد.

شاید این سوال ایجاد شود که یون‌های منفی هیدروژن، خود چگونه ایجاد شده و به Linac 4 تزریق شده‌اند؟

در اصل، Linac 4 اولین بخش از این زنجیره نیست و پیش از آن منبع یون یا Ion Source محل ایجاد یون‌های منفی هیدروژن است. در منبع یون، ابتدا گاز هیدروژن (H2) به کمک یک تخلیه‌ی پلاسما به اتم‌های هیدروژن شکسته شده و برانگیخته می‌شود. آنگاه یک میدان الکتریکی قوی، الکترون‌ها از این اتم‌های هیدروژن جدا کرده و یون‌های مثبت هیدروژن را ایجاد می‌کند. یون‌های مثبت هیدروژن سپس به سطح یک کاتد (از جنس سزیوم) جذب شده و با گرفتن الکترون از کاتد، به یون‌های منفی هیدروژن تبدیل می‌شود. این یون‌های منفی هیدروژن سپس از سطح ‌کاتد (به علت بار منفی آن) جدا شده و با انرژی ۴۵ کیلو الکترون ولت و به Linac 4 تزریق می‌گردد.

تصویر: دکتر کارل (science popularizer استرالیایی) در کنار منبع هیدروژن شتاب‌دهنده‌ی سرن. یک کپسول ۱۴ یورویی که برای یک دهه، هیدروژن کافی برای این پروژه‌ی ۵ میلیارد یورویی را تامین خواهد کرد.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *