دانشمندان سازمان تحقیقات اتمی اروپا (سرن) نخستین آزمایشات را بر روی نوع جدیدی از آشکارسازها در جهت کاهش چشمگیر اندازه تجهیزات آینده فیزیک ذرات انجام داده‌اند.

به گزارش پی اچ دی آزمون به نقل از ایسنا به نقل از پاپیولار ساینس، تجهیزات فیزیک ذرات به هیچ وجه کوچک نیستند. برخورد دهنده بزرگ هادرونی از قطر نزدیک به هشت کیلومتر برخودار بوده که به اندازه کافی برای جای دادن به چند شهر،  بزرگ است. از سوی دیگر، شتاب‌دهنده خطی دانشگاه استنفورد از طول ۳٫۲ کیلومتر برخوردار است.

برخورد دهنده‌هایی مانند برخورددهنده بزرگ هادرونی از بخش‌های زیادی تشکیل شده‌اند اما در کل به جایی برای ذخیره ذرات و کاربرد آنها در سرعت‌های بسیار بالا نیاز دارند. این مکان به درهم کوبیدن ذرات به هم یا یک چیز دیگر پرداخته و قطعات تولید شده از این انفجار را بررسی می‌کند.

به عنوان بخشی از فرآیند تسریع، ذرات باید در معرض مجموعه‌ای از میدان‌های مغناطیسی قرار بگیرند. برای سریعتر کردن عملکرد ذرات معمولا به ساخت تجهیزات طویل‌تر و نه لزوما قوی‌تر نیاز است.

محققان سرن طی پروژه AWAKE به آزمایش روش جدیدی خواهند پرداخت که سرعت ذرات را در مدت زمان کمتر، افزایش خواهد داد. این یک شاهد مثال و تلاشی زودهنگام برای تولید “شتاب ویکفیلد” است.

ایده شتاب‌دهنده ویکفیلد ابتدا در دهه ۱۹۷۰ مطرح شد، اما در آن زمان امکانات فنی کمی برای محقق کردن آن وجود داشت. ایده اولیه این مفهوم شامل عبور یک گروه الکترون با سرعت نزدیک به نور از میان پلاسمای ثابت است.

عملکرد این شتاب‌دهنده به این صورت است که ابتدا مجموعه‌ای از پروتونها از شتاب‌دهنده “سینکروترون ابرپروتون” به یک میدان پلاسما ارسال می‌شود. الکترون‌ها (بار منفی) به سمت پروتون‌ها (بار مثبت) حرکت می‌کنند و سپس پروتون به سوی دیگری رفته و الکترون باقی می ماند. در زمان غیبت پروتون، الکترونها پلاسمای دارای بار مثبت را ترک کرده و پروتون را به جای اولیه خود باز می‌گردانند.

این فرآیند ادامه پیدا کرده و یک موج تولید می‌کند. وقتی یک الکترون درون آن انداخته می‌شود، این ذره به موج سواری می‌پردازد تا از برخورد با الکترون‌های دیگر اجتناب کند. این امر به الکترون اجازه می‌دهد با سرعت از میان شتاب‌دهنده ویکفیلد که ۱۰۰۰ برابر سریع تر از رویکردهای کنونی است، عبور کند.

به گفته دانشمندان، این روش می‌تواند پتانسیل زیادی برای ساخت شتاب‌دهنده‌های ذره بسیار کوچکتر از نمونه‌های کنونی داشته باشد.

آزمایش پرتوی این تحقیق موسوم به “تجربه شتاب‌دهنده پلاسمای هدایت شده توسط پروتون ویکفیلد” در روز ۱۶ ژوئن (۲۶ خرداد) انجام شد و محققان طی آن، به بررسی این امر پرداختند که آیا همه بخش‌های خط پرتو به درستی کار می‌کنند و اینکه آهنرباها به درستی با پرتو هم تراز هستند.

با ارسال موفق یک پرتوی ذرات به این تجربه، مرحله بعدی راه‌اندازی در حال توسعه است.

سرن اکنون این پرتو را دارد اما هنوز باید سنجش‌ها و درجه‌بندی‌هایی را انجام داده و اطلاعات فیزیک را تا پایان امسال جمع‌آوری کنند. همچنین هنوز الکترون شتاب‌گرفته یا پلاسمایی وجود ندارد و قرار است تا سال ۲۰۱۸ محقق شود.

این تجربیات در آینده می‌توانند به توسعه یک شتاب‌دهنده رومیزی منتهی شوند.