الكاشف والإبحار فى أعماق المادة
على عمق
( 60 م ) تحت الأرض يقع كاشف ( Detector
) ضخم للجسيمات بضخامة مبنى من طابقين ويزن ما يزيد على وزن ( 5 طائرات عملاقة ) (
UAI ) منطقة ( I
) تحت سطح الأرض ويبدو الكاشف والأشياء المحيطة به كشىء من وحى الخيال العلمى .
مسارات
لعشرات من الجسيمات :
ينتج
الكاشف مسارات العشرات من الجسيمات المشحونة الناتجة من تصادم بروتون مع مضاده
الطبيعى ( البروتون المضاد ) وفى الوقت الذى تقوم فيه الغرفة الفقاعية ( Bubble Chamber ) بتسجيل المسارات المرئية على أفلام ونجد أن ( UAI ) والكاشفات المشابهة له تقوم بتسجيل المسارات غير المرئية
كالاشارات الالكترونية ثم يقوم الكمبيوتر بتحويل الاشارات لصور مضيئة مميزة .
إن
الكاشف يبدو كأنه قبة ضخمة من الألمنيوم وإن الألمنيوم لا يشكل إلا الغطاء الخارجى
للكاشف أما داخل الكاشف فإن البروتونات ومضاداتها تتصادم فى انبوبة للحزمة تقع فى
قلب الكاشف حيث تتطاير الجسيمات الناجمة عن التصادم فى كل اتجاه عبر الطبقات
العديدة للكاشف
( UAI ) .
وتعطى
كل طبقة من طبقات الكاشف ( UAI ) نوعا معينا من المعلومات عن الجسيمات
الناتجة من البروتون ومضاده فالطبقة الداخلية ( الكاشف المركزى ) تشمل مسارات
الجسيمات المشحونة ويملأ الجزء من الجهاز بخليط من غاز الإيثان وغاز الأرجون ويحاط
بالآلاف من الأسلاك الدقيقة وتلتقط الأسلاك الكهربية البالغة الضآلة من المسارات
الأيونية التى تتركها الجسيمات المشحونة وتقبع غرفة الأسلاك بداخل مجال مغناطيسى
يحنى مسارات الجسيمات تبعا لشحناتها الكهربية وطاقة حركتها كما فى الغرفة الفقاعية
.
س : ما
هى الغرفة الفقاعية ؟
ج : إنها غرفة ممتلئة بسائل كالماء يكون مشبعا
بغاز مذاب فيه وعند مرور جسيم مشحون فى الماء تتأين جزيئات الماء عن طريق الجسيم
المشحون تحت التأثير الكهرومغناطيسى وتتكون الفقاقيع على الأيونات الناتجة مما
يمكن رؤية مسار الجسيمات وتصويرها بكاميرا .
طبقات
الكاشف :
يحيط
بالكاشف المركزى ( Centeral
Detector
) عدة طبقات أخرى وضعت بطريقة خاصة حتى يمكنها التعرف على أنواع معينة من الجسيمات
ويوجد نوعان من المسعرات
( Calorimeters ) لأنهما يقيسان طاقة الجسيمات كما يستخدم العلماء مقياس الحرارة
لقياس الطاقة الحرارية ومقياس الحرارة الكهرومغناطيسى تم بناؤه من طبقات متبادلة
من الوامضات
( مواد
لديها القدرة على تحويل طاقة إشعاع مؤين لضوء منظور ) والرصاص وتمر ومضات الضوء
الصادرة فى كل مرة يعبر فيها جسيم مشحون عبر قضبان من البلاستيك ( مرشدات الضوء )
ناحية أنابيب ضوئية تحول الضوء لإشارات كهربية .
وبنفس
الطريقة صممت الطبقات التالية حتى توضح البروتونات والبيونات والهادرونات أى
الجسيمات المبنية من الكواركات ( المسعر الهادرونى اللونى ) ( Hadron Calorimeter )
ويتكون
من طبقات متبادلة من الحديد والوامضات حيث يخدم الحديد هدفين :
1 )
يعتبر جزءا من المغناطيس الكهربائى المستخدم لثنى مسارات الجسيمات المشحونة وتتعرف
الطبقة الخارجية للكاشف ( UAI ) على الميونات ( الجسيمات الوحيدة عدا
النيوترينوات القادرة على اختراق الكمية الضخمة من الرصاص والحديد .
2 )
كاشفات الميون فى صناديق من الألمنيوم بيضاوية مسطحة حيث تغطى الكاشف ( UAI )
إن
الكاشف ( UAI ) بالغ الضخامة إذ يحتوى على ما يقرب من (
2000 طن ) من الحديد وما يزيد على ( 100 طن ) من الرصاص ويشتمل المسعر الهادرونى
الحرارى على ما يقرب من
( 6300
م مربع ) من عدادات الومضات من البلاستيك فى ( 7000 شريحة ) بسمك ( 1 سم )
ويوجد (
7000 شعيرة ضوئية ) لنقل ومضات الليزر لعداد الومضات لاختبار رد فعله وإلى اختبار
سلوك مساعدات الضوء والأنابيب الضوئية .
تصادمات
و ( 100 ) من الإشارات الكهربائية :
يصدر
تصادم واحد للبروتون والبروتون المضاد ال ( 100 ) من الإشارات الكهربية فى أثناء
تطاير الجسيمات الناجمة عن التصادم عبر الطبقات المختلفة للكاشف ( UAI ) وتمر الإشارات الكهربية عبر العديد من الكمبيوترات لكمبيوتر
رئيسى يقوم بتسجيل كل المعلومات التى تتضمنها الإشارات الكهربية على شريط مغناطيسى
ويعطى كل حدث حوالى ( 70000 كلمة آلية )
( Word ) ( الوحدة الأساسية للبيانات فى ذاكرة الكمبيوتر ) .
ويأخذ
الكمبيوتر حوالى ربع ثانية لتسجيلها جميعا على الشريط المغناطيسى ولكن مجموعات
البروتونات والبروتونات المضادة تتقابل كل ( 6 و 7 ميكروثانية ) ( الميكروثانية =
1 على المليون من ث ) فأثناء كتابة الكمبيوتر الرئيسى التقرير الكامل لتصادم واحد
نجد أن ( 3000 ) تصادم أخرى لبروتون وبروتون مضاد قد حدثت .
ويأتى
دور منظومة القدح ( Trigger
System ) المكونة
من معدات لمعالجة المعلومات وأجهزة كمبيوتر مختلفة وقد جهزت حتى تؤدى فى خلال ( 4
من المليون / ث ) عن طريق مجموعة من التطبيقات السريعة الهدف منها معرفة ما إذا
كانت الإشارات الكهربية الصادرة من كل تصادم عن طريق ( علم الفيزياء ) فمن حوالى (
12000 تصادم ) تحدث كل ثانية فى انبوبة الحزم داخل الكاشف ( UAI ) حيث تقوم منظومة القدح بتنقيتها ما عدا ( 1 أو 2 ) فلمنظومة
القدح عيبا ( ضياع فرصة تسجيل الأحداث غير المتوقعة ومن مزايا منظومة القدح
المرونة .
رءوف وصفى
تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف
27 / 9 / 2015
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق