أظهر الباحثون طريقة جديدة لتسريع الإلكترونات إلى طاقات عالية جدًا عبر مسافات قصيرة
يعتبر مصادم الهادرونات الكبير (LHC) التابع للمنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) بالقرب من جنيف أكبر معجل للجسيمات في العالم. ويقع المسرع نفسه في نفق دائري يبلغ طوله 27 كيلومترا، وعلى عمق 175 مترا تحت سطح الأرض على الحدود بين دولتي فرنسا وسويسرا. ساعد هذا المسرع العلماء على اكتشاف جسيم بوزون-هيكس، وهو آخر جسيم تم التنبؤ به ضمن النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات (ويكيبيديا). وبعد اكتشاف هذا الجسيم، أصبح الهدف العلمي الرئيسي للفيزيائيين العاملين في مجال الطاقة العالية اليوم هو التعرف على خصائص هذا الجسيم الجديد والكشف عن ظواهر أخرى في إطار الطاقة العالية. ونتيجة لذلك، حدثت عدة تطورات سريعة في تقنيات مسرعات الجسيمات عالية الطاقة. ومع ذلك، فإن التقنيات التي نستخدمها اليوم لا يمكن تحسينها وتوسيع نطاقها إلا بعد إجراء استثمارات كبيرة. ولهذا السبب، هناك حاجة ملحة لتطوير مسرعات عالية الطاقة تكون أرخص.
أفاد فريق دولي من الفيزيائيين، الذين يعملون كجزء من مشروع AWAKE (تجربة تسريع ويكفيلد بالبلازما المدفوعة بالبروتونات) في ساران، أنهم نجحوا في إجراء تجربة رائدة توضح شكلاً جديدًا من أشكال تسريع الإلكترونات إلى طاقات عالية - وهو اكتشاف يمكن أن تقليل الحجم الإجمالي لمسرعات الجسيمات بشكل كبير في المستقبل وتقليل تكلفتها. نُشر مؤخرًا مقال يصف هذه النتائج المهمة في المجلة العلمية Nature. وقال كبير الباحثين: "إن التكنولوجيا الجديدة ستحدث نقلة نوعية في تطوير مسرعات الجسيمات عالية الطاقة في المستقبل". "إن الإنجاز الأخير يمكن أن يسمح للمهندسين بتقليل حجم مسرعات الجسيمات المستقبلية بشكل كبير، مع تقليل الكميات الكبيرة من الموارد المالية اللازمة لبناءها وتشغيلها." إن تصادمات الجسيمات عالية الطاقة التي تنشأ في مثل هذه المرافق تسمح للفيزيائيين بدراسة قوانين الطبيعة الأساسية، مع توفير أساس للتقدم في مجموعة واسعة من المجالات.
بشكل عام، تعتمد التجارب في مجال فيزياء الجسيمات على المجالات الكهربائية المتذبذبة، والتي تسمى "تجويف الترددات الراديوية"، بالإضافة إلى المغناطيسات القوية المستخدمة لتسريع الجسيمات إلى طاقات عالية. كبديل أكثر اقتصادا لتسريع الجسيمات بشكل أكثر كفاءة، تم اقتراح مسرع حقل المخر. في هذا النوع من المسرعات، يقوم الفيزيائيون بإرسال شعاع من الإلكترونات أو البروتونات أو الليزر عبر البلازما. تتحرك الإلكترونات الحرة في البلازما نحو الشعاع، وتخلق تركيزًا زائدًا بداخله، وتعود مرة أخرى وتتفكك لتشكل فقاعة خلف الشعاع بالإضافة إلى مجالات كهربائية قوية. إذا تم حقن جسيمات إضافية (مثل الإلكترونات) في المسار، فيمكن تسريعها لفترة قصيرة داخل مجال كهربائي أقوى بعشر مرات أو أكثر. وكجزء من البحث، تم عرض نشاط مسرع حقل ويكفيلد للبلازما القائمة على البروتون لأول مرة. تم أخذ عينات من المجالات الكهربائية القوية، التي تم إنشاؤها بواسطة سلسلة من مجموعات البروتونات الدقيقة، مع مجموعة من الإلكترونات. تم تسريع هذه الإلكترونات إلى سرعة تصل إلى 2 جيجا إلكترون فولت في حوالي عشرة أمتار من البلازما أثناء قياسها باستخدام مطياف مغناطيسي. تتمتع هذه الطريقة بالقدرة على تسريع الإلكترونات إلى مستوى تيرا إلكترون فولت (TeV، 1012 إلكترون فولت) خلال خطوة تسريع واحدة.
تعليقات 2
أتساءل:
1. في الجملة التي تفتح المقال، يتم شرح اسم الطريقة: "AWAKE (البلازما المتقدمة المدفوعة بالبروتون ويكفيلد)
تجربة التسارع)
ولكن ليس هناك أي صلة بين الأحرف الأولى وهذه الكلمات!!!
2. تم توضيح في الفقرة الأخيرة من المقال أنه يمكن الوصول إلى طاقات تبلغ حوالي 2GeV باستخدام جهاز طوله 10 أمتار؛ إذا كان الأمر كذلك، فإن الوصول إلى TeV سيتطلب جهازًا يبلغ طوله 10,000 متر (أي حوالي 10 كيلومترات) - وهو نفس حجم المسرع الموجود بالفعل اليوم. إذا كان الأمر كذلك، فلن يكون هناك انخفاض في حجم دواسة الوقود! فماذا فعل الحكماء في تنظيمهم؟!؟ المقال كله لا معنى له !!!
مقالة مثيرة للاهتمام... لو كانت الصياغة أقل تعقيدًا: "تخفيض المبالغ الكبيرة من الموارد المالية المطلوبة" إلى "تقليص الموارد (الكبيرة؟) المطلوبة بشكل كبير"