(دبڅرکوفزیک لکچرنوټ : لومړۍ برخه )
لیکوالان : پوهنوال ډاکترنظرمحمد سلطانزی   ځدراڼ
دکابل پوهنتون دساینس پوهنځی دفزیک دڅانګی استاد   پوهیالی محمدرحمت الله تنها (اندړ)
دجرمني هیواد، نېټه : ۳ /۱۰/٢٠٠٨

---

دهادرونو سترتعجیل کوونکی (Large Hadron collider)   څه شی دی ؟

سریزه :

دسېپټېمبرمیاشتې په لسمه نیټه ۲۰۰۸ زکال  دچارج شووبڅرکوترټولوستردایروي ‌ ‌ ډوله تعجیل کوونکي داروپايي هیوادونوپه  هستوي څیړنیزمرکز European Center for Nuclear Research (CERN) کې په کارپيل وکړ. دغه  تعجیل کوونکی ماشین چې   په نړۍ کې  هیڅ ساری نه لري   اولنډیز يې په    LHC  سره کیږي ، دهادرونو اویا په بله وینا دهایدروجن هستو  دمخامخ ټکرسترتعجیل کوونکي  په نامه سره یادیږي (Large Hadron Collider )   . نن ورځ  دنړۍ اتیا هیوادوساینسپوهان  د LHC په  پروژه کې کارکوي  . د نوموړي ماشین په اوږدو کې دپروتونو دوو بنډلوته Bunches    په دایروي شکله اویوه بل سره   مخالف خط السیر کې لږڅه د نور سرعت (300 000 km/sec) په اندازه تعجیل ورکول کیږی  . په دې مانا چې د هادرونویوبنډل  دګړی ستنې خوځیدنې سره سم clock-wise اوبل بنډل يې  مخالف خوا counter-clockwise   دتعجیل کوونکي  په دایروي  مسیر کې راڅرخي . د LHC    دایروي خط السیرپه   څلوروځایونوکې ځانګړي دیدیکتورونه  Detectors ځای په ځای شوي دي چې هلته پروتونونه یوپه بل مخامخ لګیږي اوپیداشوې ذرې ، وړانګې  اودبڅرکونورفزیکي کمیتونه   اندازه کوي  .

ساینسپوهان  غواړي چې دبڅرکوفزیک اودکیهان دپيدایښت په تړاو  لاندې  مالومات ترلاسه کړي . 

  ۱ –  دکائیناتودمصنوعي پيدایښت پیل  اودورپسې ټولوپړاوونودپرمختګ کړنلاره وڅیړل شي . داځکه  چې د  LHC په تعجیل کوونکي کې د پروتونودټکر انرژي دکائیناتودپیل مودې سره ډیره ورته ده . څرنګه چې په LHC کې دپروتونودټکرانرژي  ډیره لوړه یانې څوارلس  تریلوینه الکترون ولټه قیمت لري ،نو ددې هیله کیږي  چې د LHC په تجربو کې  به  هغه بنسټیز ذرې منځ ته راشي کوم چې  پینځه لس ملیارده کاله پخوا دکایناتودزیږیدنې په وخت کې پیداشوې وې  .کمپيوترې تګلارې  په ډاګه کوی  چې په دې ټکرکې  به څه ناڅه دشپږزروپه شاوخواکې ذرې   منځ ته راشی  .

۲-   کله چې پینځه لس ملیارده کاله پخوا کائینات منځ ته  راغله، باید ماده اوضدماده په مساوي توګه منځ ته راغلې وي اوورپسې باید دواړه مادې  یوبل سره بیخي دمنځه وړې وای . په داسې حال کې چې نن ورځ ماده دضدمادې په پرتله ډیره ده . نوداپوښتنه راپورته کیږي چې ضدماده څه شوه ؟  

۳-  فزیک پوهان غواړي چې دبنسټیزذرولپاره دنامتو سټانډارموډلParticle standard model رښتیاوالی وازمويې . نوموړی موډل  دریاضی په بڼه لیکل شوی فرمول دی چې دبنسټیزذروترمنځ غبرګون بیان کوي . که څه هم نوموړی موډل نور ډیرښه کارکوي    خونیمګړتیا يې داده چې یوازی دهغو ذرولپاره سم کارورکوي کوم چې کتله وه  نه لري .

۴- فزیک پوهان داهیله لري  چې دنوموړې تجربې په مرسته سره به   دمادې دجوړښت ، دبنسټیزنووذرو لکه ګراویټون Graviton ، اوهیګزبوزون  Higgs Boson،  انرژي ، وخت اوفضا په تړاو بیخي  نوي مالومات ترلاسه کړای  شي . هغوی په دې فکردي چې یوازې  په لوړانرژي LHC تعجیل کونکي کې  کیدای شي چې د هیګ ذرې Higgs-particles  منځ ته راشي . په 1964 زکال کې یوه انګریز فزیک پوه پيتر هیګز Peter Ware Higgs  دیوې بې کتلې ذرې وړاندوینه وکړه چې دهغه په ویاړد هیګز نوم ورکړشوی دی .  که څه هم د هیګزذرې شتون لاتراوسه نه  دی  ثبوت  شوې خوپه دې اړوندڅیړنې روانې دي  . هیګز کړنلاره  دیوډول ذرو ځانګړی غبرګون بیان کوي چې دهیګزساحې Higgs-Field سره یې  ترسره کوي  .      دهیګزساحه   بیا په خپل وارسره دخپل ځان دغبرګون په پایله کې یوه نوې ذره منځ ته راولي . دغه نوې پیداشوې   ذره چې دهیګزذره ورته وایوداسې  ځانګړتیاوې ښيي چې د نوروبنسټیزذروسره  غبرګون کوي . په پایله کې هیګز  ذره ددې لامل ګرځي چې نورې ذرې   دکتلې خاوندې شي   .

٥-  دکیهان  پینڅه په سلوکې ماده موږپيژنواوپاتې پینځه نوي په سلوکې يې نه پيژنو. همدغه پینځه په سلوکې 5% ماده    ځکه پيژنوچې دلیدلووړده .  دبیلګې په توګه لکه ځمکه ،سیارې اودکیهان ټول ګالاکسي  galaxies . دکیهان پاتې 95% ماده په سترګونه لیدل کیږي  او په توره انرژي اوتوره ماده  ویشل شوې ده.    دتورې مادې برخه یې  شپږویشت په سل کې اود تورې انرژی برخه یې  اویاپه سل  dark energy  (70%)   کي تشکیلوي. فزیک پوهان غواړي چې  د LHC په تجربوکې  دکیهان توره dark matter ماده اوتوره انرژي هم وڅیړي .  بلخواددې خبرې سپینوی هم ضرورګڼل کیږي چې  طبیعت  ولې مادې ته دضدمادې antimatter  په پرتله غوره توب ورکړیدی . په اخیرکې داهم وازمویل شي چې  ماده   دپيدايښت په لومړي وخت کې  په  کومه  بڼه موجوده وه ؟ 
 

١-شکل : دټول  کیهان  ماده   پینځه  په سلوکې 5%   دلیدلووړماده لکه ځمکه ،سیارې اودکیهان ټول ګالاکسي ،    اویاپه سلوکې  70% توره انرژي  او شپږویشت په سلوکې 26%  توره ماده تشکیلوي   . 

۶-دنوموړې تجربې موخه داده چې کیدای شي داسې نوې ذرې منځ ته راشي کوم چې دلوی ټس یانې بیګ بانګ                  (Big Bang)   په پیل کې  سمدلاسه پيداشوې وې . څرنګه چې دلوی ټس په ترځ کې  پیداشوې ذرې ‌‌ ډیرپخوادمنځه تللې دي نوله  دې کبله يې په اوسني وخت کی   پېژندل  ډیرستونځمن  ښکاري ،  خودفزیک پوهانوپه اند ناشونی نه دي. همدارنګه  به دنوموړې تجربې په سرته رسولوسره دبنسټیزذروترمنځ دځواکونوڅرنګوالي په تړاو  دستانداردموډل Standard Model   اعتبار سپينوی هم و څیړل شي.  .

۷- فزیک پوهان داهیله لري چې  د LHC تجربوپه مرسته  به  دنیوټن Isaac Newton دجاذبې قوې په اړوند کوم چې درې سوه کاله پخواپیژندل شوې ده ، نوي مالومات ترلاسه کړي  . دبیلګې په توګه داجوته ده چې دجاذبې قوه په کتله باندې اغیزه کوي خوساینس پوهان  لاتراوسه په هغومخانیزمونولا نه پوهیږي کوم  چې د مادې دزیږیدنې اوتولیدلامل ګرځي.  لکه ماده څه شی ده ؟ ولې ځینې بنسټیزذرې کتله لري اوځینې یې بیا نه لري ؟  دغه  او  په دې اړوند نورې پوښتنې لاتراوسه بې ځوابه پاتې دي .   

خوله بده مرغه دروانې میاشتې په ۱۹ نیټه ددې تجربې کارونه ترراتلونکی کال پسرلي  پورې وځنډیدل . لامل یې داوه چې ددوومقناطیسونوتر منځ دبریښنا هادي  تړون نیمګړتیامنځ ته راغله  . ړومبی دتودوخی درجه پورته و لاړه اوورپسې دغه برخه بیخي  ویلې شوه . په دې ترځ کې  دتودوخي یوکنترول کوونکی  ترانسفورمر  power transformer سویچ هم په اوتوماتیک توګه  خلاص پاتې شو.  پایله يې داشوه چې د LHC په ماشین  کې یودرز یانې لېک leak منځ ته راغی .  ورپسې   مایع هیلیوم تونل ته وبهیده کوم  چې دمقناطیسونودسړولوپه موخه کارول کیږي . په اوسنی حالت کې مقناطیسونو دزبرهادیتوب superconductivity  خواص دلاسه ورکړي دي.  ددې لپاره چې مقناطیسونه د زبرهادیتوب خواص پیداکړي او پیاوړې مقناطیسي ساحه منځ ته راولي نوضرورده چې  په منفي دوه سوه یواویا عشاریه درې درجې دسانتي ګرادکې (- 271,3 °C)     پوره  ثابت وساتل شي . یواځې دحرارت په نوموړي منفي درجه سره کیدای شي چې دوولس زره امپیر (12000 A)بريښنایزجریان په  زبرهادي توګه یانې بې له انرژي بایللوڅخه وليږدول شي . نوموړې کړنلاره هغه مهال شونې ده  چې لومړی د LHC ماشین  دبیرته چمتوکولوپه موخه تر نارمل درجې پورې  تودشي اوبیا بیرته سوړشي  . دغه کړنلاره لږڅه درې میاشتې وخت نیسي .

دهادرونو تعجیل کوونکي  LHC   تخنیکي جوړښت  :

په ٢–شکل کې   دهادرونو تعجیل کوونکي  LHC   تخنیکي جوړښت ښوول شوی دی . 

 

• ٢ -شکل :  د LHC  تعجیل کوونکي په ساره پرې شوې سطحه ښوول شوې ده چې دلاندوبرخونه جوړه ده :

۱- دتعجیل کوونکي دزړه برخه هغه دوه نلونه تشکیلوي  چې هلته دپروتون ذروبنډل په متقابل خوا حرکت کوی   

۲- زبرهادي کونکې مقناطیسي ګوتک

۳- داوسپنې کلکونکې تڼی یاپيچونه

۴-  داوسپنې جغ ټوټه  چې دمقناطیسي ساحه پیاوړې کوي او په  (-271 °C)   کې ساتل کیږي .

۵- دسوړوالي خوندی ساتلو یوه تخته

۶-  دهیلیوم ګازنل چې سوړوالی یې منفي (- 223 °C)   دی  .

۷- دعمده مقناطیسونولپاره دبریښنا جریان رسول

۸- superisolation   ترڅودبریښنا شارټی منځته رانشي .

 ۹-دجهت سموونکومقناطیسونولپاره دبریښنا رسول

۱۰- دهیلیوم ګازنل چې سوړوالی يې منفي  (- 271 °C)   دی

۱۱-پاتې مقناطیسونوته بریښنا رسول   
 

د LHC   دایروي تعجیل کوونکي  څیړنیزمرکزځای (CERN)  :

په ٣- شکل کې   دهایدروجن اتوم هستو دایروي  تعجیل کوونکي  څیړنیزمرکزځای ښوول شوی دی چې د سویزاوفرانسې په سرحدکې پروت دی . 

 

٣- شکل : دفرانسې اودسویز هیوادونوپه سرحدي برخه کې د  LHC  دایروي شکله تعجیل کوونکي موقعیت  ښوول شوی دی چې  اوږدوالی   يې اوه ویشت کیلومتره   27 km    اوشعاع یې لږڅه څلورکیلومتره 4,3 km    ده .  په کیڼ اړخ شکل کې دهایدروجن اتوم هستوته  لومړی په یوه  کوچنی SPS خط السیرکې  اوورپسې په اوه ویښت کیلومتره اوږده     LEP/LHC    دایروي خط السیرکې تعجیل ورکول کیږی .  د LHC     تعجیل کوونکی   سل متره دځمکې لاندې په یوه تونل کې پروت دی .  دتعجیل کوونکي لارې په اوږدوکې څلورځایه توپيرلرونکي  دیدکتورونه  لکه  (ATLAS, CMS, LHCb ; ALICE)  ځای پرځای شوي دي چې دننوتلولاره یې  دعمودي تونلونوپه مرسته دځمکې مخ ته راوتلي ده  . د LHC په منځ تونل کې  لکه  دفضاپه شان تشیاشتون لري  اودسوړوالی  درجه يې   لږڅه منفي دوه سوه یواویا عشاریه  درې درجه    (-271,3°C)  کې ثابت ساتل کیږي . د LHC   په دایره کې یو پروتون په یوه ثانیه کې د 11 245 turns‍  ځله راڅرخی . په دې ترځ کې     299 780 km    کیلومتره  لاره وهی .  په بله وینا که چیرته  د LHC ماشین لس ساعته کاروکړی نو  یوپروتون په لسوساعتونوکې  10 billion kilometres واټن طی کوی . په دې مانا لکه چې یوپروتون  یوځل دنیپتون  Neptune  سیارې ته  ولاړشي اوبیا بیرته راشي .

د LHC په  تجربه کې ترټولوسترې  ستونځې  په لاندې ډول دي :

۱-  دزرګونوپروتونویوبنډل Bunch خط السیردزبرهادي کوونکوالکترومقناطیسونوپه مرسته په دایروي بڼه کې وساتل شي اوددیکتورونوپه منځ برخه  اویوه ټکي کې فوکس شي .

۲-   دبریښنايزګوټکونوپه منځ کې د بریښنا  په ډیره لوړه کچه جریان یانې دوولس زره امپير 12000 A   بهیږي ترڅو یوه پوره  زوروره مقناطیسي ساحه منځ ته راشي . په دې ترځ کې همدغه زورور جریان  دهادي په سیمونوکې ددومره  ډیر تودوخی  لامل ګرځي  چې که  یخ  وه نه ساتل شي نوټول سیمونه اوګوټګونه به وسوځي .

۳-   دنوموړي موخې لپاره ضرورده چې ټول لږڅه لس زره په لوړه کچه زبرهادي کوونکي کوچني  دوه قطبي الکترو مقناطیسونه  دمایع هیلیوم په مرسته تر لږڅه مطلق منفي دوه سوه یواویا درجې   ( – 271,3°C )  پورې  یخ اوهم   ثابت وساتل شي  ترڅود بریښناپروړاندی دهغوی  مقاومت صفرشي . په دې مانا چې نوموړی سوړوالی  دفضاڅخه هم یخ دی . داځکه چې په فضاکې دتودوخي درجه  ( – 270,4 ) قیمت لري .

په بله وینا یوازې په نوموړې مطلق منفي دوه سوه یواویا درجې سوړوالې کې  د ګوتکونوسیمونه دزبرهادیتوب Superconductivity خواص ځانته غوره کوي اودبريښناپروړاندې يې مقاومت صفرته راټیټیږي .

۴-  په مقناطیسونوکې  دهرډول تودوخي پیدایښت دمقناطیسي زبرهادي توب  بایلنه  اودهغې سره سم دپروتونو دانرژي کمښت سره سم سیخ اړیکې لري . په داسې یوه پيښه کې کیدای شي چې بریښنایز ګوټکونه اویادهغوی دتړون برخې وسوځي اوپروتونونه دخپل مسیرڅخه کاږه شي اود  شاوخو ادیوالونوته وښیندل شي .

۵-  یوازې  دپیاوړې الکترومقناطیسي ساحې په مرسته سره چې دځمکې دمقناطیسې ساحې  په پرتله سل زره ځله پیاوړې ده  کولای شوچې پروتونونه دهغوی دانرژي دډیرښت سره سم  په یوه دایروي مسیر کې راوستل شي . د LHC په تجربوکې د  الکترومقناطیسي ساحې اندازه  اته تیسلا 8 tesla ته رسیږی .

۶- ددې لپاره چې دهوامالیکولونوسره پروتونونه ټکروه نه کړي  اوپه دې ډول خپله ګټلې انرژي دلاسه ورنکړی نو د LHC ماشین په  تعجیل کوونکي برخه کې بیخي  تشیا  10^-9 Torr شتون لري .

(دلومړۍ برخې پای ) 

په درنښت 

پوهنوال ډاکترنظرمحمد سلطانزی   ځدراڼ

پوهیالی محمدرحمت الله تنها (اندړ) 
 

اخذلیک :

۱-http://www.cern.de/
۲-   207 WWW.geo.de/Mai
۳- http://de.wikipedia.org/wiki/Large_Hadron_Collider
۴- http://www.weltderphysik.de/de/351.php