ലാര്ജ് ഹാഡ്രോണ് കൊളൈഡര്
വിക്കിപീഡിയ, ഒരു സ്വതന്ത്ര വിജ്ഞാനകോശം.
 ലാര്ജ് ഹാഡ്രോണ് കൊളൈഡറിന്റെ ആസിലറേറ്റര് ചെയിന് |
|
| LHC പരീക്ഷണങ്ങള് | |
|---|---|
| ATLAS | LHC ഉപകരണത്തിലെ ഒരു ടോറോയിഡ് |
| CMS | കോമ്പാക്റ്റ് മൗണ് സോളിനോയിണ് |
| LHCb | LHC-beauty |
| ALICE | A Large Ion Collider Experiment |
| TOTEM | Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation |
| LHCf | LHC-forward |
പ്രോട്ടോണ് കണങ്ങളെ 27 കിലോമീറ്റര് ചുറ്റളവുള്ള സഞ്ചാരപഥത്തില് വിപരീതദിശകളില് ഏകദേശം പ്രകാശപ്രവേഗത്തില് പായിച്ച് കൂട്ടിയിടിപ്പിയ്ക്കാനുള്ള ഉപകരണമാണ് ലാര്ജ്ജ് ഹാഡ്രോണ് കൊളൈഡര്. ഇലക്ട്രോണ് നീക്കം ചെയ്ത് പ്രോട്ടോണ് മാത്രമുള്ള ഹൈഡ്രജന് കണങ്ങളുടെ ബീം കൊളൈഡറിലേയ്ക്കു കടത്തിവിടുന്നു. ഈ പ്രോട്ടോണുകള് പ്രകാശവേഗത്തിന്റെ 99.999999% വേഗത്തില് പാഞ്ഞ് കൊളൈഡറിന്റെ നാലു കേന്ദ്രങ്ങളില് വച്ച് കൂട്ടിയിടിയ്ക്കുന്നു[1]. സെക്കന്റില് 6000 ലക്ഷത്തോളം വരുന്ന ഈ കൂട്ടിയിടികള്ക്കുശേഷം "ദൈവത്തിന്റെ കണം" എന്നു വിശേഷിപ്പിയ്ക്കാവുന്ന,പരമാണുകണങ്ങള് രൂപപ്പെടുമെന്നാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞര് കരുതുന്നത്[2].
ഉള്ളടക്കം |
[തിരുത്തുക] പേരിനു പിന്നില്
പ്രോട്ടോണുകളുടെ ന്യൂട്രോണുകളുടെയും അടിസ്ഥാന കണങ്ങളായ ക്വാര്ക്കുകള്, ആന്റി ക്വാര്ക്കുകള് എന്നിവ നിര്മ്മിയ്ക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് ഹാഡ്രോണുകള് കൊണ്ടാണ് എന്ന് ശാസ്ത്രലോകം അനുമാനിക്കുന്നു. ഗ്രീക്കു ഭാഷയില് 'bulky' എന്നര്ഥം വരുന്ന ‘adros’ എന്ന പദത്തില് നിന്നാണ് 'ഹാഡ്രോണ്' എന്ന വാക്കിന്റെ ഉത്ഭവം.കണികകളെ കൂട്ടിയിടിപ്പിയ്ക്കുന്ന വസ്തുക്കളാണ് കൊളൈഡറുകള്. കണങ്ങളെ കൂട്ടിയിടിപ്പിച്ച് ഹാഡ്രോണുകളെക്കുറിച്ച് പഠനം നടത്തുന്ന ഭീമന് ഉപകരണത്തിന് അങ്ങനെ 'ലാര്ജ് ഹാഡ്രോണ് കൊളൈഡര്' എന്ന പേര് നല്കപ്പെട്ടു.
[തിരുത്തുക] ചരിത്രം
പ്രപഞ്ചോല്പത്തിയെക്കുറിച്ചുള്ള ബിഗ് ബാംഗ് സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ സാംഗത്യത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനമാണ് ലാര്ജ് ഹാഡ്രോണ് കൊളൈഡറിന്റെ പ്രധാന നിര്മാണോദ്ദേശ്യം. ജീവന്റെ അടിസ്ഥാനമായ ഏറ്റവും ചെറിയ കണങ്ങളെന്നു വിശ്വസിയ്ക്കപ്പെടുന്ന ഹാഡ്രണുകളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിലൂടെ മാത്രമേ അതു സാധ്യമാകൂ. അതിശക്തമായ വിസ്ഫോടനങ്ങളിലൂടെ സൃഷ്ടിയ്ക്കപ്പെടുന്ന, നാനോസെക്കന്റ്റുകള് മാത്രം ആയുസ്സുള്ള ഈ കണങ്ങളെ കൃത്രിമമായി നിര്മ്മിയ്ക്കുകയെന്ന ആശയം ഉരുത്തിരിഞ്ഞത് 1980കളിലാണ്.
ലാര്ജ്ജ് ഇലക്ട്രോണ് പോസിട്രോണ് കൊളൈഡറുകളായിരുന്നു LHC യുടെ നിര്മ്മാണ്ത്തിലേയ്ക്കുള്ള ആദ്യ ചവിട്ടുപടി.1984-ല് സംഘടിപ്പിച്ച ഒരു ശാസ്ത്ര കോണ്ഗ്രസില് ഫ്രാന്സ്-സ്വിറ്റ്സര്ലന്റ് അതിര്ത്തിയില് ജനീവയ്ക്കു സമീപമുള്ള പദ്ധതിപ്രദേശം LEP നിര്മ്മാണത്തിനായി ഔദ്യോഗികമായി പ്രഖ്യാപിച്ചു.ഏതാണ്ടെല്ലാ രാഷ്ട്രങ്ങളുടെയും പങ്കാളിത്തത്തോടെ ഒരു ബൃഹത് അന്താരാഷ്ട്രപരീക്ഷണപദ്ധതിയും ആസൂത്രണം ചെയ്തു.1996 -ല് LEP യുടെ വികസിതരൂപമായ LEP-2 നിര്മ്മിയ്ക്കപ്പെട്ടു. എന്നാല് പ്രോട്ടോണുകളുടെ ഒരു ബീം മാത്രമുണ്ടായിരുന്ന LEP യ്ക്ക് പലപ്പോഴും ഉയര്ന്ന ഊര്ജ്ജപരിധിയും താപനിലയും താങ്ന്ഗാന് കഴിഞ്ഞിരുന്നില്ല.ഒരു സെക്കന്റില് നടക്കുന്ന ശരാശരി കൂട്ടിമുട്ടലുകളുടെ എണ്ണവും താരതമ്യേന കുറവായിരുന്നു.അങ്ങനെ രണ്ടു പ്രോട്ടോണ് ബീമുകള് ഒരേസമയം പ്രസരിപ്പിക്കത്തക്ക വിധത്തില് LHC നിര്മ്മിയ്ക്കാന് ശാസ്ത്രലോകം നിര്ബന്ധിതമായി.
- 1995-ല് ജപ്പാനാണ് ഈ അന്താരാഷ്ട്രപദ്ധതിയ്ക്ക് ആദ്യം സാമ്പത്തികസഹായം നല്കിയത്.1996,1998 വര്ഷങ്ങളിലെ LHC നിര്മ്മാണപ്രവര്ത്തനങ്ങളിലും ജപ്പാന് സാമ്പത്തികമായി വലിയ പങ്കു വഹിച്ചു.
- 1996 ഫെബ്രുവരിയില് ല് ഹിഗ്സ് ബോസോണ് കണികകളെക്കുറിച്ചു പഠിയ്ക്കാനുള്ള ATLAS,CMS എന്നീ പരീക്ഷണ ഘട്ടങ്ങള്ക്ക് അനുമതി ലഭിച്ചു.അതേവര്ഷം തന്നെ ഇന്ത്യ,റഷ്യ,കാനഡ എന്നീ രാജ്യങ്ങളും നിര്മ്മാണപങ്കാളിത്തം വാഗ്ദാനം ചെയ്തു.
- 1997-ല് ക്വാര്ക്ക് ഗ്ലൂവോണ് പ്ലാസ്മയെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിനുള്ള ALICE എന്ന പരീക്ഷണഘട്ടത്തിന് ഔദ്യോഗിക അനുമതിയായി.
- 1998-ല് ATLAS പരീക്ഷണത്തിനുള്ള നിര്മ്മാണപ്രവര്ത്തനങ്ങള് ആരംഭിച്ചു.അക്കൊല്ലം തന്നെ 15 മീറ്റര് നീളമുള്ള പ്രധാന കാന്തങ്ങളിലൊന്ന് വിജയകരമായി പരീക്ഷിച്ചു.ഫ്രഞ്ച്-സ്വിസ് ഗവണ്മെന്റുകളും നിര്മ്മാണപ്രവര്ത്തനങ്ങളില് സജീവ പങ്കാളിത്തം ഉറപ്പാക്കി.
- 1999-ല് ട്രാന്സ്ഫര് ടണലുകളുടെ നിര്മ്മാണത്തിനുള്ള വന് കാന്തങ്ങള് റഷ്യ സംഭാവന ചെയ്തു.ട്രാന്സ്ഫര് ടണലുകളുടെ നിര്മ്മാണം വേഗത്തില് പൂര്ത്തിയാക്കാന് അതുസഹായിച്ചു*2000-ല് LEPയുടെ പ്രവര്ത്തനം നിര്ത്തിവയ്ക്കുകയും,പ്രസ്തുത തുരങ്കം LHC പരീക്ഷണങ്ങള്ക്ക് സജ്ജമാക്കുകയും ചെയ്തു. ഉപകരണത്തില് ശൂന്യത(vacuum)സൃഷ്ടിയ്ക്കാനുള്ള പ്രവര്ത്തനങ്ങള് തുടങ്ങി
- 2001-ല് പരീക്ഷണാവശ്യത്തിനുള്ള കംപ്യൂട്ടര് ഗ്രിഡുകളുടെ ക്രമീകരണം പൂര്ത്തിയായി.ATLAS ന്റെ ഫലമായുന്റാകുന്ന ഊര്ജ്ജം അളന്നു തിട്ടപ്പെടുത്താനുള്ള കലോറിമീറ്ററുകള് ഘടിപ്പിച്ചു.
- 2002-ല് LHC നിര്മ്മാണപ്രവര്ത്തനങ്ങളില് പ്രധാന പങ്കു വഹിച്ചവര്ക്ക് CERN ഗോള്ഡണ് ഹാഡ്രണ് അവാര്ഡുകള് നല്കി. CMS -ലെ പ്രധാന കാന്തങ്ങള് ഘടിപ്പിച്ചു.
- 2008 ഓഗസ്റ്റ് 8-ആം തീയതി പരീക്ഷണം ആരംഭിച്ചു..[3]
[തിരുത്തുക] രൂപകല്പന
ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ ശാസ്ത്രീയ പരീക്ഷണ ശാല എന്നു വിശേഷിപ്പിക്കുന്ന യന്ത്രമാണ് ലാര്ജ് ഹാഡ്രൊണ് കൊളൈഡര്. മുപ്പത്തിനാലു രാജ്യങ്ങളില് നിന്നായി രണ്ടായിരത്തോളം ശാസ്ത്രജ്ഞര് ചേര്ന്നാണ് ഇതു നിര്മ്മിച്ചത്. യൂറോപ്യന് ഓര്ഗനൈസേഷന് ഫോര് ന്യൂക്ലിയര് റിസര്ച്ച് അഥവാ CERN ആണ് നിര്മ്മാതാക്കള്. 1984-89 കാലഘട്ടത്തില് നിര്മ്മിയ്ക്കപ്പെട്ട ഇലക്ട്രോണ്-പോസിട്രോണ് യന്ത്രത്തിന്റെ(LEP) മാതൃകയിലായിരുന്നു ഹാഡ്രോണ് കൊളൈഡറിന്റെയും നിര്മ്മാണം.
സ്വിറ്റ്സര്ലന്റില് ജനീവയ്ക്കു സമീപം ഭൂഗര്ഭത്തില് 100 മീറ്റര് മുതല് 165 മീറ്റര് വരെ ആഴത്തിലാണ് യന്ത്രം സ്ഥാപിയ്ക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്[4]. തുരങ്കത്തെ 8 ഭാഗങ്ങളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു.ആകെ ചുറ്റളവ് 26.7 കിലോമീറ്റര്. എട്ടു ഭാഗങ്ങളുടെയും കേന്ദ്രഭാഗത്താണ് കൂട്ടിയിടി കേന്ദ്രങ്ങള് ക്രമീകരിയ്ക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്.പ്രോട്ടോണ് കണങ്ങളെ കൊളൈഡറിലേയ്ക്കെത്തിയ്ക്കാന് 2.5 കിലോമീറ്റര് നീളവും 3 മീറ്റര് വ്യാസവുമുള്ള രണ്ടു ചെറുതുരങ്കങ്ങളുമുണ്ട്.
ഓരോ പ്രോട്ടോണ്-പ്രോട്ടോണ് കൂട്ടിമുട്ടലും ഏകദേശം 7 ടെട്രാ ഇലക്ട്രോണ് വോള്ട്ട് (10^12eV) ഊര്ജ്ജം സ്വതന്ത്രമാക്കപ്പെടുന്നു.അങ്ങനെയുണ്ടാകുന്ന വന് ഊഷ്മാവ് നിയന്ത്രിയ്ക്കാനായി -271 ഡിഗ്രി താപനില സൃഷ്ടിച്ചിരിക്കുന്നു. 60 ടണ് ദ്രവീകൃത ഹീലിയമാണ് ഇതിനുപയോഗിച്ചിരിക്കുന്നത്. ഈ കൊടും തണുപ്പ് അതിചാലകതയ്ക്കു കാരണമാകുന്നതിനാല് തുരംഗത്തിനുള്ളിലെ കേബിളുകള് വളരെക്കുറഞ്ഞ പ്രതിരോധത്തില് വൈദ്യുതി പ്രസരിപ്പിക്കും.
പ്രോട്ടോണ് ബീമുകളെ നിശ്ചിത ദിശയിലേയ്ക്ക് നിയന്ത്രിതമായി പായിയ്ക്കാന് അതിശക്തമായ കാന്തികമണ്ഡലവുമുണ്ട്.ഏകദേശം 14.3 മീറ്റര് നീളമുള്ള 1,232 കാന്തങ്ങളുടെ സഹായത്തോടെയാണ് അതു സാധ്യമാകുന്നത്.11,700 ആമ്പിയര് വൈദ്യുതിയില് 8.4 ടെസ്ല ശക്തിയുള്ള കാന്തികമണ്ഡലമാണ് അവ സൃഷ്ടിയ്ക്കുന്നത്[5].
യന്ത്രത്തിനുള്ളില് കണികകളും വാതകകണങ്ങളും തമ്മിലുള്ള കൂട്ടിമുട്ടല് നിയന്ത്രിയ്ക്കാനായി ശൂന്യത സൃഷ്ടിച്ചിരിക്കുന്നു. മൂന്ന് വാക്വം സിസ്റ്റങ്ങളുടെ ഒരേ സമയത്തുള്ള പ്രവര്ത്തനത്തിലൂടെയാണ് ഇതു സാദ്ധ്യമാവുന്നത്. ഇതില് ഒരു സിസ്റ്റം കാന്തികമണ്ഡലത്തിലും മറ്റൊന്ന് ദ്രവീകൃത ഹീലിയം സൂക്ഷിച്ചിരിക്കുന്ന ടണലുകളിലും ഒടുവിലത്തേത് പ്രോട്ടോണുകളുടെ സഞ്ചാരപാദയിലും ശൂന്യത സൃഷ്ടിയ്ക്കുന്നു.
[തിരുത്തുക] പരീക്ഷണങ്ങള്
ആറു പ്രധാനപരീക്ഷണങ്ങളാണ് ലാര്ജ് ഹാഡ്രണ് കൊളൈഡറില് നടത്തുന്നത്.
[തിരുത്തുക] ALICE (A Large Ion Collider Experiment)
പിണ്ഡസംഖ്യ കൂടിയ അയോണുകളുടെ കൂട്ടിയിടിയിടികളിലൂടെ ബിഗ്ബാംഗ് സ്ഫോടനത്തിനുശേഷം ഭൂമിയില് നിലനിന്നിരുന്ന അന്തരീക്ഷം കൃത്രിമമായി സൃഷ്ടിയ്ക്കുകയാണ് ഈ പരീക്ഷണത്തില്. ഈ അന്തരീക്ഷം പുനര്സൃഷ്ടിയ്ക്കുന്നതിലൂടെ വസ്തുക്കളുടെ ക്വാര്ക്ക് ഗ്ലുവോണ് പ്ലാസ്മ എന്ന അവസ്ഥയെക്കുറിച്ച് പഠനം നടത്താനാവുമെന്നാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ കണക്കുകൂട്ടല്.
ഉപണുകണങ്ങളായ പ്രോട്ടോണ്, ന്യൂട്രോണ് എന്നിവ ക്വാര്ക്കുകള് കൊണ്ടാണ് നിര്മ്മിയ്ക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് എന്ന് ആധുനിക ശാസ്ത്രലോകം വിശ്വസിക്കുന്നു. ഈ ക്വാര്ക്കുകളെ പരസ്പരം സംയോജിപ്പിച്ചു നിര്ത്തുന്ന അതിസൂക്ഷ്മകണമാണ് ഗ്ലുവോണുകള്. ക്വാര്ക്ക്-ഗ്ലൂവോണ് ബന്ധനം വളരെ ശക്തമായതിനാല് ക്വാര്ക്കുകളോ ഗ്ലുവോണുകളോ പരസ്പരബന്ധിതമല്ലാതെ സ്വതന്ത്രാവസ്ഥയില് പ്രപഞ്ചത്തില് കാണപ്പെടുന്നില്ല. എന്നാല് മഹാവിസ്ഫോടനത്തിനുശേഷമുള്ള വളരെക്കുറച്ചു സമയം,വളരെ ഉയര്ന്ന താപനിലയും,സാന്ദ്രതയും നിലനിന്നിരുന്നപ്പോള് ഇവ സ്വതന്ത്രമായി സ്ഥിതി ചെയ്തിരുന്നതായി കരുതപ്പെടുന്നു.
ALICE പരീക്ഷണത്തില് അയോണുകളുടെ കൂട്ടിയിടിയാലുണ്ടാകുന്ന ഉയര്ന്ന ഊഷ്മാവില് പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും വിഘടിച്ച് ക്വാര്ക്കുകളും ഗ്ലുവോണുകളും സ്വതന്ത്രമാകും. അത് മഹാവിസ്ഫോടനത്തിനു ശേഷം ഭൂമിയില് നിലനിന്നിരുന്ന പദാര്ത്ഥങ്ങളുടെ അവസ്ഥ, ക്വാര്ക്ക് ഗ്ലുവോണ് പ്ലാസ്മ,പുനര്സൃഷ്ടിക്കും.ഈ അവസ്ഥയിലുള്ള പദാര്ത്ഥങ്ങളുടെ സവിശേഷതകളാണ് LHCപരീക്ഷണത്തിന്റെ ആദ്യഘട്ടത്തില് ശാസ്ത്രജ്ഞര് പഠനവിധേയമാക്കുന്നത്.
[തിരുത്തുക] അവലംബം
- ↑ http://lhc-machine-outreach.web.cern.ch/lhc-machine-outreach/
- ↑ http://lhc-machine-outreach.web.cern.ch/lhc-machine-outreach/collisions.htm
- ↑ http://lhc-milestones.web.cern.ch/LHC-Milestones/LHCMilestones-en.html
- ↑ http://lhc.web.cern.ch/lhc/general/geography/situation.htm
- ↑ http://lhc-machine-outreach.web.cern.ch/lhc-machine-outreach/components/magnets.htm
 |
ഈ ലേഖനം അപൂര്ണ്ണമാണ്. ഇതു പൂര്ത്തിയാക്കുവാന് സഹകരിക്കുക. |
