مصادم الإلكترون-پوزيترون الكبير
مصادم الإلكترون-پوزيترون الكبير Large Electron–Positron Collider (LEP)، هو واحد من أكبر معجلات الجسيمات التي بنيت حتى الآن.
بُني في المنظمة الأوربية للأبحاث النووية، مركز متعدد الجنسيات لأبحاث الفيزياء النووية وفيزياء الجسيمات بالقرب من جنيڤ، سويسرا. كان مصادم الإلكترون-پوزيترون الكبير مصادم دائري محيطه 27 كم، وبُني في قناة تحت الحدود السويسرية الفرنسية. استخدم هذا المصادم من عام 1989 حتى عام 2000. حتى الآن، كان مصادم الإلكترون-پوزيترون الكبير من أقوى معجلات اللپتون التي بنيت حتى اليوم.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
التاريخ
بدأ مصادم الإلكترون-پوزيترون الكبير عند تشغيله في أغسطس 1989 بتسريع الإلكترونات والپوزيترونات إلى إجمالي طاقة 45 گ.ڤ لكل منهم ليتمكن من انتاج پوزونات زد حيث مقدارها يصل إلى 91 إلكترون ڤولت[1]. وقد حسّن المصادم بعد ذلك ليتمكن من انتاج زوج من پوزون دبليو كتلة كل منهما 80 إلكترون ڤولت. وقد وصلت طاقة المصادم ذروتها عند 209 إلكترون ڤولت في أواخر عام 2000. تمكن المصادم حسب معامل لورنتز (= طاقة الجسيم\الكتلة الساكنة = [104.5 گ.ڤ/0.511 م.ڤ]) من الوصول إلى سرعة 200.000 وهي قريبة جداً من سرعة الضوء. ولكن المصادم أُغلق أواخر 2000 وفكك لافساح المجال في القناة لبناء مصادم الهدرونات الكبير.
التشغيل
استخدم المسرع الأكبر للپروتونات (وهو معجل جسيمات قديم) لتسريع الإلكترونات والپوزيترونات لتصل سرعتها من سرعة الضوء. ثم بعد ذلك تحقن داخل الحلقة. وكما هو الحال في جميع المصادمات الدائرية فإن مصادم إلكترون-پوزيترون يحتوي على العديد من المغناطيسات التي تَبقي الجسيمات المشحونة في مسار دائري (حتى يمكنها ان تبقى داخل الحلقة). يسارع المعجل الراديوي الجسيمات بموجات ذات تردد راديوي (RF) وتربع أقطابها للإبقاء على تركيز حزمة الجسيمات (بمعنى ابقاء الجسيمات متجمعة). وظيفة المعجل هي زيادة طاقة الجسيمات بحيث يمكن انشاء جسيمات ثقيلة عند ارتطام الجسيمات بعضها ببعض. فعندما تتسارع الجسيمات إلى طاقتها القصوى (حيث تتركز بما يسمى بالعناقيد)، فيتم تكوين عنقود الكترون وعنقود بوزيترون ليصطدما ببعضهما البعض في احدى نقاط الإصطدام في الكاشف. ففي اللحظة التي يصطدما فإنهما يتحولان إلى جسيمات افتراضية فوتون أو پوزون زد، ثم ومباشرة تضمحل إلى جسيمات أولية، والتي يمكن ضبطها بواسطة كاشف الجسيمات ضخم.
الكواشف
لمصادم إلكترون-پوزيترون الكبير أربعة كواشف، بنيت حول أربعة نقاط اصطدام موجودة في قاعات تحت الأرض، الواحد منها بحجم منزل صغير ولها القدرة على تدوين واحصاء الجسيمات عن طريق معرفة طاقتها وزخمها وشحنتها، وبذا يتمكن الفيزيائيين من استدلال التفاعل الذي جرى للجسيم والجسيمات الأولية المساهمة. وقد ازدادت المعرفة بفيزياء الجسيمات مع إجراء التحليل الإحصائي لتلك البيانات. والكواشف الأربعة هي: ألـِف (Aleph) ودلفي (Delphi) واوپال (Opal) وإل3 (L3). وبناؤها مختلف عن بعضها البعض للسماح للتجارب التكميلية.
ألـِف
ألـِف هي ترجمة لكلمة ALEPH وهي اختصار ل: Apparatus for LEP PHysics at CERN وتعني أجهزة المصادم الفيزيائية في سرن. ويحدد هذا الكاشف كتلة كلا من البوزونين دبليو وزد خلال جزء من الألف. وحددت قيمة عوائل الجسيمات التي مع النيوترينو الخفيف ب2.982±0.013 وهذا متلائم مع قيمة النموذج العياري وهو 3. وتم قياس توجيه ثابت اقتران ديناميكا لونية كمية على عدة طاقات فوجد انه يعمل وفقا لحسابات مضطربة في الديناميكا لون-كمية[2].
دلفي
دلفي هي ترجمة لكلمة Delphi وهي اختصار ل: DEtector with Lepton, Photon and Hadron Identification وتعني كاشف التعرف على اللبتونات والفوتونات والهادرونات.
اوپال
اوپال وهي اختصار ل: Omni-Purpose Apparatus for LEP أجهزة المصادم متعددة الأغراض. وقد فكك هذا الكاشف سنة 2000 لفتح طريق لمعدات مصادم الهدرونات الكبير. ويعاد حاليا استخدام كتل الزجاج الرصاصي لمسعر الكهرومغناطيسي لأنبوب أوبال في تجربة NA62 في سيرن[3].
إل3
النتائج
اكتشاف بوزون هيگز الغير مكتمل
انظر أيضاً
المصادر
- ^ http://sl-div.web.cern.ch/sl-div/history/lep_doc.html CERN 1990 historical reference with much information on the design issues and details of LEP.
- ^ "Welcome to ALEPH". Retrieved 2011-09-14.
- ^ "The OPAL Experiment at LEP 1989-2000". Retrieved 2011-09-14.
وصلات خارجية
- LEP Working Groups
- The LEP Collider from Design to Approval and Commissioning excerpts from the John Adams memorial lecture delivered at CERN on 26 November 1990
- A short but good (though slightly outdated) overview (with nice photographs) about LEP and related subjects can be found in this online booklet of the British Particle Physics and Astronomy Research Council.