مرکز تحقیقاتی سرن

You are currently viewing مرکز تحقیقاتی سرن

مرکز تحقیقاتی سرن فرانسه

مقدمه

عبارت www برای ما آشناست .wwwمهمترین مشخصهhttp یا همان پروتکل جابجائی ابرلینکها در شبکه جهانی ارتباطات و فناوری جابجائی اطلاعات هست. برای اولین بار این مشخصه مهم در یک مرکز تحقیقات فیزیک بکار برده شد. سرن (CERN)همان مرکزی است که برای اولین بار برای ارتباط بین پژوهشگران و دانشمندان خود در سال1990میلادی،www را ابداع نمود.و آخرین نمونه پیشرفت همین مرکز تحقیقاتی فیزیک هم در زمینه اینترنت و فناوری اطلاعات بود که میتوان به شکسته شدن رکورد انتقال اطلاعات توسط اینترنت اشاره کرد که آن نیز در سرن انجام شد.

سرن  یا سازمان اروپایی پژوهش‌های هسته‌ای، بزرگ‌ترین آزمایشگاه فیزیک ذره‌ای جهان توسط سازمان اروپائی تحقیقات هسته ای شکل گرفته و در طی این مدت نزدیک53 سال توانسته نقش بسیار موثری در رشد و توسعه علم فیزیک داشته باشد.در حال حاضر بیست کشور اروپایی عضو این سازمان بوده و بیش از ۲۶۰۰ کارمند به طور تمام وقت و همچنین در حدود ۷۹۳۱ دانشمند و مهندس (به نمایندگی ۵۸۰ دانشگاه و مؤسسهی تحقیقاتی از ۸۰ کشور جهان) در آن مشغول به کارند. فعالیت اصلی سرن ساخت تجهیزات شتاب دهنده ی ذرات و دیگر زیربناها و تجهیزاتی است که برای تحقیقات فیزیکی در انرژی‌های بالا استفاده می‌شوند. چهار آشکارساز بزرگ سرن، حاصل همکاری‌های بین‌المللی می‌باشند. این مجموعه عظیم و منحصر بفرد در حاشیه شهر ژنو سوئیس در شهر میرین و در مرز مشترک فرانسه و سوئیس واقع شده است.این مرکز دارای امکانات پردازشی قدرتمند می‌باشد و اختصاصاً برای بررسی داده‌های حاصل از آزمایش‌ها تعبیه شده است.
به عنوان یک تأسیسات جهانی، سرن نه تحت حوزه قضایی و حکومتی دولت سوییس و نه تحت نظارت دولت فرانسه اداره می‌شود . کمک کشورهای عضو در سال ۲۰۰۸ جمعاً معادل ۶۶۴ میلیون یورو و یا ۱ میلیارد دلار آمریکا بوده است.

فلسفۀ وجود سرن  عبارت است از فراهم آوری ابزار مورد نیاز دانشمندان برای مطالعۀ اجزاء تشکیل دهندۀ ماده و بررسی نیروهای پیوند دهندۀ این اجزاء. این ابزار شتابگرها و ردیاب ها هستند؛ شتابگرها ذرات را تا حدود سرعت نور شتاب می دهند و ردیاب ها ذرات را قابل رویت می نمایند. دستگاه های عظیم شتابگر ذرات را تا سطوح انرژی بسیار بالا شتاب می دهند و دانشمندان را قادر می سازد برخورد این ذرات به یکدیگر را مورد مشاهده و بررسی قرار دهند. سرن از زمان آغاز به کارش تا کنون دستاورد های مهمی داشته است که جوایز ارزنده ای از جمله جایزۀ نوبل را برای دانشمندان  به ارمغان آورده است. معروف ترین اینها شبکه جهانی اینترنت بوده  که در ابتدا برای افزایش سرعت مبادلۀ اطلاعات بین فیزیکدانان در مؤسسات و دانشگاه های مختلف در سراسر جهان ایجاد شد و اکنون میلیون ها کاربر با اهداف مختلف از آن استفاده می کنند.

دولت سوئیس بعنوان پایه گذار اصلی سرن (به همراه 11 کشور اروپائی دیگر)در پنجاهمین سال تاسیس سرن و بعنوان هدیه، مرکزى به نام «جهان علم و نوآورى» را که یک مرکز شبکه اى جدید و نیز مکانى براى بازدید علاقه مندان است، به این سازمان اهدا نمود. در این مرکز تحقیقات فیزیک هسته ای و ذرات بنیادی که مهمترین هدف آن “کشف رازهاى مبداء جهان”تعریف شده است هم اینک بیش از 3000 فیزیکدان و مهندس بعنوان کارکنان  در زمینه های مختلف نظری و آزمایشگاهی مشغول بکار می باشند.

در سرن همچنین بیش از 6500 دانشمند از 500دانشگاه از 80کشور دنیا بصورت بازدیدهای کوتاه مدت به سرن می آیند که نشانگر  همکاری بزرگ و بی نظیر علمی دانشمندان و پژوهشگران عرصه علمی جهان است. به گفته «چارلز کلایبر» وزیر علوم و پژوهش هاى سوئیس، در50 سال گذشته سازمان اروپایى تحقیقات هسته اى کانون همایش و ملاقات دانشمندان مختلف جهان با ریشه هایى از تمامى ملت ها، فرهنگ ها، مذاهب و اقوام بوده است. کلایبر در مراسم جشن پنجاهمین سالگرد تاسیس «سرن» عنوان کرد: “در این مرکز مناقشات و دشمنى هاى سیاسى به هیچ وجه راه ندارد و حکم فرمایى همین روحیه باعث شده  این سازمان بتواند در چگونگى شکل گیرى تفکر انسان نسبت به طبیعت و آغاز جهان کمک هاى قابل ملاحظه اى داشته باشد”.
غیر از سوئیس 11کشور اروپائی دیگر  در تاسیس پروژه سرن همکاری داشتند عبارتند از:
بلژیک،دانمارک،آلمان،فرانسه،یونان،بریتانیای کبیر،ایتالیا،یوگسلاوی،هلند،نروژ و سوئد. و البته بعدها نیزکشورهای اتریش (۱۹۵۹)، اسپانیا (۱۹۶۱-۱۹۶۸ و بعد ۱۹۸۳)، پرتغال (۱۹۸۶)، فنلاند (۱۹۹۱)، لهستان (۱۹۹۱)، مجارستان (۱۹۹۲)، جمهوری چک (۱۹۹۳)، اسلوواکی (۱۹۹۳) و سرانجام بلغارستان (۱۹۹۹) به عضویت آن درآمدند.
این کشورها اعضای اصلی اداره کننده سرن هستند و از لحاظ اداری-مالی تامین کننده عمده هزینه های مالی سرن قرار دارند.این کشورها سالیانه مبلغی بالغ بر 5میلیون یورو پرداخت میکنند که بسیاری از این کشورها علاوه بر مبلغ حداقل فوق جهت هزینه های بسیاری از پروژه های سرن بصورت مستقیم و غیر مستقیم مبالغ دیگری در نظر دارند مثل آلمان و ایتالیا فقط برای یکی از پروژه های سرن به اسم (LHC) تاکنون بیش از300میلیون یورو هزینه کرده اند.

تاریخچه سرن

کنوانسیون تأسیس  سرن در تاریخ ۲۹ سپتامبر ۱۹۵۴ توسط ۱۱ کشور اروپای غربی امضا گشت. سرواژهی CERN در اصل بر گرفته از عبارت فرانسوی Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire به معنای انجمن پژوهش‌های هسته‌ای اروپا ست که در ابتدا انجمنی موقتی برای برپا ساختن آزمایشگاه‌ها بود که در سال ۱۹۵۲ توسط ۱۱ کشور اروپایی شکل گرفت. سرواژهی مذکور پس از منحل شدن انجمن موقتی به عنوان نام آزمایشگاه ابقا گشت، با وجودی که نام اصلی در سال ۱۹۵۴ به نام کنونی آن Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire به معنای سازمان پژوهش‌های هسته‌ای اروپا تغییر یافت. به عقیده لئو کوارسکی، یکی از مدیران ارشد سابق سرن، وقتی که نام سازمان تغییر یافت، سرواژهی بی لطافت OERN ایجاد می‌شد، و هایزنبرگ گفت: «با وجودی که نام اصلی تغییر پیدا کرده است، نیازی به تغییر در سرواژه نیست».
چندی پس از تأسیس مرکز، کارهای انجام گرفته درون آزمایشگاه فراتر از پژوهش بر روی هسته ی اتم‌ها پیش رفت و وارد فیزیک انرژی‌های بالاتر گشت. فعالیتی که  تمرکز آن بر روی پژوهش در مورد کنش‌ها و تأثیرات میان ذرات بود. با این تفاسیر آزمایشگاهی که توسط سرن مدیریت می‌شد عمدتاً اشاره به آزمایشگاه اروپایی فیزیک ذرات (Laboratoire européen pour la physique des particules) دارد که این عبارت بیانگر واضح‌تر پژوهش‌های کنونی سرن می‌باشد.

برنامه های تحقیقاتی سرن

بزرگترین برنامه کنونی سرن،علاوه بر تحقیقات گوناگون در زمینه فیزیک هسته ای و ذرات بنیادی،اجرای پروزه بزرگ LHC (Large Hadron Collider) یا همان” ابرتصادم گر هادرونى”است که بعنوان بزرگترین پروژه تحقیقاتی جهان شناخته میشود. ابرتصادم گر هادرون یک شتاب دهنده  ذرات با انرژى و پیچیدگى بى نظیر و بى سابقه است که نتیجه آن همکارى و مشارکت جهانى براى آشکارسازى بخش جدید پنهان از حقیقت است.

دسته دوم از کشورهای مشارکت کننده در سرن،شش کشور آمریکا،روسیه،ژاپن،ترکیه،هند و اسرائیل هستند که بعنوان ناظر در سازمان تحقیقات هسته ای سرن حضور دارند.این کشورها هم سهم و مشارکت فعالی در انجام پروژه های تحقیقاتی سرن و همچنین در تامین هزینه های مالی و تجهیزات سرن دارند.برای مثال تاکنون ایالات متحده رقمی بالغ بر یک میلیارد دلار برای پروژه LHC هزینه کرده است.
و دسته سوم از کشورهای مشارکت کننده در سرن،کشورهای غیر عضو سازمان اروپائی تحقیقات هسته ای می باشند که در برنامه های مختلف تحقیقاتی سرن مشارکت دارند.

این دسته  شامل 26کشور عبارتند از:
الجزایر،آرژانتین،ارمنستان،آذربایجان،بلاروس،برزیل،چین،کانادا،کرواسی،قبرس،استونی، گرجستان، ایسلند، ایرلند،مکزیک،مراکش ،پاکستان، پرو، رومانی، صربستان ،اسلونی،آفریقای جنوبی،کره جنوبی،تایوان،اوکراین و ایران.
این کشورها بسته به توانایی های علمی و تحقیقاتی خود می توانند در پروژه های آزمایشگاهی و نظری سرن شرکت داشته باشند ،عمده ترین بهره این کشورها از همکاری با سرن،تماس نزدیک و خارج از محدودیت های متداول (سیاسی) با تکنولوژی نوین و کسب مستقیم و بی واسطه دانش علمی و فنی است. پس از عضویت رسمی ایران در سرن در سال2001 میلادی و همکاری با سرن در زمینه پروژه بزرگ LHC و ساخت و تامین قطعاتی از این پروژه هم اینک هفت پژوهشگر و سه دانشجو دوره دکترا در زمینه فیزیک ذرات بنیادی در سرن مشغول پژوهش و تحقیقات هستند و همچنین قرار است دو دانشجوی دیگردوره دکترا به این جمع اضافه شود.

لازم به ذکر است که مشارکت انفرادی فیزیکدانان ایرانی در سرن به قبل از سال2000 بر می گردد.
درباره شتاب دهنده خوشه های پروتونی LHC با محیطی بالغ بر 27 کیلومتر توضیح داده شد که بزرگترین پروژه تحقیقاتی جهان به شمار می رود.هدف از پروژه LHC ساخت دو پر انرژی پروتونی با انرژی بیش از Tev 7 است که با برخورد دادن این دو پرتو و آشکارسازی ذرات حاصل از این برهم کنش آنها ساختار درونی مواد و ذرات بنیادی سازنده آنها شناخته شود.پروژه LHC با بودجه ای بالغ بر شش میلیارد دلار از سال1995 شروع شده و راه اندازی آن و شروع آزمایشهای مربوطه برای انتهای سال 2007 پیش بینی شده است. هزینه ساختمانی که این شتاب دهنده در آن نصب می شود بالغ بر 500 میلیون فرانک سوئیس است و پیش بینی می گردد  هزینه نهائی آن بعد از انجام تمام مقدمات و آزمایشات در نهایت بالغ بر 10میلیارد یورو می گردد.

برای پروژه LHC،چهار آزمایش بزرگ با آشکارسازهای بسیار زیاد طراحی شده است که در چهار محل تلاقی دو پرتو پروتونی قرارگرفته اند.

این آزمایشها عبارتند از:
LHCB-ALICE-CMS-ATLAS

هر کدام از این آزمایش های چهارگانه شامل مجموعه عظیمی از آشکارسازهاست که کار ساخت آنها توسط مراکز تحقیقاتی مختلف و دانشگاهها و شرکت های بزرگ صنعتی در سراسر جهان در حال اجراست.
آزمایش CMS (Compact Muon Solenoid) یکی از چهار آزمایش بزرگ پروژه LHC است.همکاری ایران در این آزمایش در اولین قدم با ساخت قسمتی مکانیکی از آزمایش CMS با عنوان”میز نگهدارنده این آشکار ساز HF و محفظه استوانه ای پوشاننده آن”و با نظارت مهندسان سرن و با انتقال دانش فنی مربوطه به شرکت هپکو اراک بعنوان مجری این آزمایش به انجام رسید. این میز می تواند قطعاتی به وزن حدود 200 تا 300 تن را تحمل کند که اجزای آن با فاصله میلیمتری از یکدیگر باز و بسته می شوند. این میز در حقیقت یک دستگاه مکانیکی با تولرانس بسیار بالا به شمار می رود که هزینه ساخت آن نیز برعهده ایران است.(مبلغی بالغ بر 600 میلیون تومان)

دکتر محمد محمدی، متخصص فیزیک ذرات بنیادی و سرپرست گروه سازنده شتاب دهنده سرن در ژنو، که از طرف دانشگاه فلوریدا این مأموریت را عهده دار شده است در این زمینه می گوید: برای ایران، موضوع اصلی فعالیت های پژوهشی از این قبیل، دستیابی به منافع اقتصادی آنی نیست، بلکه منفعت اصلی، دستاوردهای علمی است که از طریق مشارکت در یک پروژه علمی بین المللی، آن هم در بالاترین سطح پژوهش در حوزه فیزیک ذرات بنیادی نصیب کشورمان می شود.
همچنین برای آزمایش CMS چهار لایه مختلف از آشکارسازهای RPC در دو قسمت انتهائی استوانه آن در نظر گرفته شده است که باید سه لایه آن برای سال2007 میلادی و لایه چهارم برای آزمایش سال2010 آماده باشند.در ساخت PRC هایCMS چهار کشور ایتالیا،کره جنوبی،چین و پاکستان همکاری می کنند.در مورد ساخت لایه چهارم PRC هایCMS هم اکنون کشورهای هند،ایران،کره و پاکستان مشغول بررسی برای قبول مسئولیت هستند و در نهایت با همکاری کشور ایتالیا انجام خواهد شد.در صورت موفقیت ایران در کسب مسئولیت ساخت RPCهای لایه چهارمCMS در داخل کشور،این پروژه اولین مشارکت آزمایشگاهی ایران در یک آزمایشگاه بزرگ بین المللی خواهد بود.

اقدامات اولیه برای حضور برخی از اعضاء سرن در كنفرانس منطقه‌ای فیزیك ریاضی در سال ١٣۶٨و آغاز مذاكرات برای مشاركت ایران در سرن توسط سفر هیأت بلندپایه به تهران (متشكل از استاد مایانی رئیس، رابرت كاشمور معاون پژوهشی، جان الیس، رئیس گروه نظری و هیأت همراه تعدادی دیگر) و تشكیل سمیناری یك روزه برای بررسی امكانات همکاری با شركت افراد فوق الذكر، تابستان ١٣٧٩ تدوین گردید.

امضاء توافقنامه توسط آقایان استاد مایانی و دكتر معین وزیر وقت علوم، تحقیقات و فناوری. طی این موافقتنامه آقای دكتر رضا منصوری مأمور اجرا و پیگیری مفاد توافق‌نامه شدند و اجرای توافق‌نامه به عهدة پژوهشگاه دانش های بنیادی گذاشته شد.

تعیین پروژه آشكارساز CMS به عنوان پروژه‌ای برای همكاری ایران، زمستان ١٣٧٩

در بازدید هیأت علمی و فنی سرن از ایران برای شناسائی توانائی های علمی و فنی ایران، بهار ١٣٨۰

تعیین كارخانه‌هایی كه توان اجراء و ساخت قسمت‌های فنی (میزهای (HF رادارند، انتخاب شركت برای مشاوره و نظارت بر امور فنی و انجام مناقصه، در تابستان ١٣٨۰

انتخاب اولین دانشجو برای اعزام به CERN ، در تابستان ١٣٨۰

مناقصه پروژه ساخت میزها، انتخاب شركت هپكو به عنوان مجری و برندة مناقصه در تابستان ١٣٨۰

عقد قرارداد با هپكو به عنوان بازرس با همكاری هیأت فنی SGS انتخاب شركت CMS ، زمستان ١٣٨۰

ارائه گزارش اولیه در حضور وزیر علوم، تحقیقات و فناوری،در زمستان ١٣٨۰

مذاكرات اولیه و تشكیل جلسه مشترك بین معاون پژوهشی وقت وزارت علوم (آقای دكتر منصوری) و معاون صنایع سنگین وزارت صنایع و توافق بر سر قیمت ساخت استوانه‌ها در شركت هپكو و عقد قرارداد برای ساخت استوانه‌ها، در تابستان ١٣٨١

اعزام اولین دانشجو به سرن و انتخاب دانشجوی دوم و سوم، پاییز ١٣٨١

اعزام دانشجوی دوم به سرن در بهار ١٣٨٢

اعزام دانشجوی سوم به سرن در زمستان ١٣٨٢

انجام آزمایش و بارگذاری میز، پاییز ١٣٨٢

تكمیل مجموعة اول میز و استوانه و ارسال آن به ژنو، زمستان ١٣٨٢

تكمیل مجموعة دوم میز و استوانه و ارسال آن به ژنو، بهار ١٣٨٣

مکانیزم طراحی

برخورد دهنده در يك تونل دايره اي شكل با محيط 27 كيلومتر و عمق بين 50 تا 175 متري زمين قرار دارد. عمق 3.8 متري در خط لوله بتوني كه در سال 1983 تا 1988 ساخته شده به عنوان مكان برخورد بزرگ الكترون-پوزيترون در نظر گرفته شده است. LHC  مرز سوئيس و فرانسه را در 4 نقطه قطع مي كند ، اما اكثر آن در فرانسه قرار دارد. ساختمان روي سطح زمين، تجهيزات فرعي مانند فشرده ساز ها ، تجهيزات تهويه ، الكترونيك هاي كنترل و دستگاه هاي خنك كننده را دارا مي باشد.

تونل برخورد دهنده داراي دو لوله هاي پرتوي مجاور موازي كه در چهار نقطه تقسيم مي شود و هر كدام يك پرتو پروتوني را حمل مي كنند و در دو جهت مخالف حركت مي كنند هستند. 1232 دو قطعه ي مغناطيسي پرتو را در مسير دايره اي خود نگه مي دارند ، در حالي كه 329 چهار قطعه ي مغناطیسی  به تمركز پرتو كمك مي كنند تا شانس برخورد بين دو ذره را در 4 نقطه اشتراكي كه پرتو ها از آن عبور خواهند كرد ، بالا برند.  در نهايت 1600 مغناطيس ابرهادي با وزني بالغ بر 27 تن نصب شده است .نياز به  تقريبا 96 تن هليوم مايع براي نگه داشتن مغناطيس ها در دماي فعاليتشان در 1.9 درجه ي كلوين LHC را به بزرگترين تجهيزات برودتي در جهان در دماي هليوم مايع ساخت.

یک یا دو بار در روز در حالیکه پروتون ها از 450  گیگاالکترون ولت تا 7 ترا الكترون ولت شتاب مي گرفتند ، مغناطيس دو قطبي هاي ابرهادي از 0.54 تا 8.3 تسلا افزايش مي يافت.  هر پروتون 7 الكترون ولت انرژي خواهد داشت و انرژي برخورد 14 ترا الكترون ولت ( 2.2 ميكروژول ) خواهد داد. در اين انرژي پروتون ها ضريب لورنز حدود 7500 و سرعتي معادل 99.999999 % سرعت نور خواهند داشت.  كمتر از 90 ميلي ثانيه طول مي كشد تا پروتون یک بار به دور حلقه مرکزی بچرخد  سرعتی معادل 11000 دور در ثانيه . پروتون ها سريع تر از پرتو هاي متوالي در 2808 دسته با يكديگر دسته بندي مي شوند بنابراین برخورد دو پرتو در مدت مجزا نه كمتر از 25 نانو پانيه رخ خواهد داد. هنگامي كه برخورد دهنده براي اولين بار انجام ماموريت مي كند ، با شاخه هاي كمتري عمل خواهد كرد كه مدت 75 نانو ثانيه اي خواهد داشت. شاخه ها سرانجام آنچنان زیاد خواهند شد كه دسته نهایی در مدت 25 نانو ثانيه عبور خواهد كرد.

میزان داده‌های خامی که در سرن تولید می‌شود، قابل توجه می باشد. LHC حدود ۱۵ پتابایت (۱۵ هزار و ۳۶۰ ترابایت) اطلاعات را در سال تولید می‌کند و نتیجه ۶۰۰ میلیون برخورد دادن ذرات در هر ثانیه ضبط می‌شود.
از سال ۲۰۰۲ به بعد، این داده به شبکه جهانی که از مراکز رایانه‌ای تشکیل شده‌، ارسال می‌شود و در اختیار بیش از هشت هزار فیزیکدان قرار می‌گیرد. این شبکه، شبکه محاسباتی جهانی LHC نام دارد.
زمانی که سرن در سال ۱۹۵۴ بنیان‌ نهاده شد، هیچ سیستم متمرکزی وجود نداشت، شیوه‌های ضبط داده‌ها بسیار متنوع بودند و هیچ فناوری مانند اینترنت که قادر به سهیم‌کردن آسان اطلاعات باشد، در دسترس نبود. اینترنت در اصل توسط سرن ایجاد شد.

در دهه‌های آغاز، ضبط داده‌ها دیجیتالی نبودند و بیشتر به عنوان گزارشات تایپ‌شده بر روی کاغذ وجود داشت.این وضعیت  تا اواسط دهه ۱۹۷۰ ادامه داشت تا هنگامی که در سال ۱۹۷۶ سرن،CERNET را معرفی کرد.با استفاده از این سیستم، داده‌ها می‌توانست بین فریم‌های اصلی متعدد و رایانه‌های کوچک‌تر از طریق خطوط سریالی Mbit/s ۲منتقل شود.

«سرن‌نت» برای یک دهه فعال بود و پل LAN خود را داشت که اترنت‌های سرن اولیه را به یکدیگر متصل می‌نمود.با این حال، هیچ یک از این‌ها امکان برقراری ارتباط از راه دور را فراهم نمی‌کرد و نیاز به یک سیستم کارآمدتر ضروری به نظر می‌رسید.

در اوایل دهه ۱۹۸۰، برای نخستین بار از یک کانال ماهواره‌ای برای اتصال دو شبکه محلی استفاده شد.در سال ۱۹۸۳، اترنت معرفی گردید و از سال ۱۹۸۴ تا ۱۹۸۵، پروتکل‌های TCP/IP در سرن پایه‌ریزی شدند. به تدریج TCP/IP معرفی شد و راه را برای تغییرات بزرگ در شیوه برقراری ارتباط سرن و در نهایت تمامی دنیا هموار کرد.نخستین اتصال اینترنتی در سرن در سال ۱۹۸۹ برای منابع خارجی افتتاح شد.همچنین در سال ۱۹۸۹، پروژه ENQUIRE  توسط تیم برنرز-لی آغاز شد. این دانشمند در سال ۱۹۹۰ به رابرت کایلیائو، دانشمند علوم رایانه، ملحق شد.این پروژه مبتنی بر استفاده از هایپرتکس برای سهیم‌کردن اطلاعات بین محققان سرن بود.
این موفقیت در سال ۱۹۹۱، به ایجاد نخستین وب‌سایت آنلاین منجر شد و سپس وب جهانی را به دنبال داشت که در تاریخ ۳۰ آوریل سال ۱۹۹۳، سرن آن را برای تمامی کاربران رایگان اعلام کرد. این وب نقش مهمی را در محاسبات جهانی ایفا کرد، اما تنها وبی نبود که سرن در ایجاد آن نقش داشت.امروزه، این سازمان به یک پیشگام در عرصه محاسبات شبکه‌ای تبدیل شده است.

در سال ۲۰۱۲«شبکه محاسباتی جهانیLHC»بیش از ۱۷۰ مرکز رایانه را در ۳۶ کشور مختلف پوشش داد.این سیستم به چهار رده ۰، ۱، ۲ و ۳ تقسیم شده که هر یک خدمات ویژه‌ای را عرضه می‌کند.

در سطح نخست، رده ۰، «مرکز داده» سرن قرار دارد که مسئول ذخیره تمامی داده‌های خام تولید‌شده توسط LHC است.« مرکز داده» همچنین فرایند تحلیل را با بازسازی اطلاعات به شیوه‌ای مفیدتر آغاز می‌کند. این داده سپس از خلال یک شبکه فیبر نوری به ۱۱ مرکز رده ۱ واقع در سراسر جهان می‌رود.این شبکه که با سرعت ۱۰ گیگابیت در ثانیه عمل می‌کند، به عنوان «شبکه خصوصی نوریLHC»شناخته شده است.

در مراکز رده ۱، اطلاعات حاصل از مرکز داده بازپردازش شده و بر روی یک نوار ذخیره می‌شود. در این مرحله نسخه‌هایی از داده خام نیز ذخیره می‌شوند.از این نوار برای ذخیره داده استفاده می‌شود، زیرا مدت طولانی‌تری نسبت به دیسک یا مموری RAM دوام دارد.استفاده از این نوار همچنین اقتصادی‌تر است، زیرا ارزان بوده و برق کمتری مصرف می‌کند؛ با این حال، محققان می‌توانند به آخرین داده‌ها بر روی مرورگرهای دیسک دسترسی داشته باشند.
در مرحله بعدی، مراکز رده ۱ اطلاعات پردازش‌شده را به ۱۴۰ مرکز رده ۲ انتقال می‌دهند.این مراکز شامل دانشگاه و موسسه‌های علمی هستند که از طریق شبکه‌های استاندارد به سایت‌های رده ۱ متصل هستند.در این جا داده‌ها دوباره ذخیره، پردازش و تحلیل می‌شوند و این نخستین سطحی است که در آن مشارکت رسمی با WLCG وجود دارد.
پس از عبور از خلال مراکز رده ۲، داده از طریق رده ۳ در دسترس دانشکده‌های تحصیلی و افراد قرار می‌گیرد.با افزایش اطلاعات جمع‌آوری‌شده از آزمایش‌های سرن، شبکه نیز گسترده‌تر می‌شوند.در ژوئن سال ۲۰۱۳، یک مرکز رده ۰ جدید در بوداپست مجارستان افتتاح گردید.این سایت جدید که در «مرکز تحقیقات فیزیک ویگنر» نصب شد، به مرکز داده سرن مرتبط است و توانایی انتقال ۱۰۰ گیگابیت در ثانیه را دارد.مرکز ویگنر به گونه‌ای عمل می‌کند که گویی بخشی از «مرکز داده» خود سرن است، گرچه ۶۰۰ مایل با این مرکز فاصله دارد.این «مرکز داده» اضافی توانایی پردازش سرن را تا حدود ۷۰ درصد افزایش می‌دهد.گرچه سرن یک سیستم شبکه‌ای رده‌بندی‌شده است، به هشت هزار فیزیکدان از سراسر جهان امکان دسترسی به داده‌های جمع‌آوری‌شده را در زمان واقعی می‌دهد.

کشف۲ ذرۀ بنیادی جدید در سرن

دانشمندان مرکز شتاب دهنده بزرگ سرن سوئیس توانستند ۲ ذره بنیادی جدید را کشف نمایند. یکی از آن ذرات دارای خواصی است که پیش از این دیده نشده بود. اتم ها از الکترون و هسته (ترکیب پروتون و نوترون) تشکیل شده اند، علاوه بر پروتون یا نوترون، ذرات دیگری هم وجود دارد و البته خود این ذرات هم به واحدهای کوچک تری تقسیم می شوند، این واحدها «کوارک» نام دارند. در واقع دانشمندان اکنون کوارک ها را کوچک ترین واحد تشکیل دهنده موجود در هستی می دانند. همه ذرات بنیادی موجود از کوارک تشکیل شده اند. با این حال​ کوارک ها ویژگی های خاصی دارند. برای نمونه، هر ذره بنیادی از سه کوارک تشکیل شده است. و پروتون و نوترون هر کدام از سه کوارک تشکیل شده اند.

کوارک ها در کل به شش دسته اصلی تقسیم می شوند.

این شش دسته عبارتند از: بالا، پایین، افسون، بیگانه، سر و ته.

هریک از این حالت ها را اصطلاحا یک «طعم» کوارک می نامند. این نامگذاری فقط برای تمایز قائل شدن بین انواع مختلف کوارک ایجاد شده. ترکیب کوارک های مختلف با هم به شکل گیری ذرات بنیادی می انجامد. برای نمونه، ترکیب دو کوارک پایین و یک کوارک بالا، موجب شکل گیری پروتون می شود. ذراتی را که از ترکیب دو کوارک تشکیل شده اند «مزون» می نامند. این ذرات به صورت معمول در طبیعت وجود ندارند و عمر بسیار کوتاهی دارند. شاید تنها راه شناسایی آنها، استفاده از شتاب دهنده های ذرات باشد. دانشمندان برای کشف و شناسایی ذرات بنیادی​ از دستگاه های شتاب دهنده استفاده می کنند. بزرگ ترین شتاب دهنده دنیا در سوئیس قرار دارد. این دستگاه در واقع یک لوله با طول بسیار زیاد است که می تواند با اعمال نیروی الکتریکی یا مغناطیسی، موجب سرعت گرفتن ذرات شود. این سرعت حتی ممکن است به نزدیک سرعت نور هم برسد. به این ترتیب برخی ویژگی هایی که در حالت عادی امکان مشاهده آن وجود ندارد، در شتاب دهنده ها قابل اندازه گیری خواهد بود.

این دو ذره تازه کشف شده DS٣* (٢٨۶۰)- و  DS١*(٢٨۶۰)- نام دارند. جرم این ذرات سه برابر پروتون است. -DS٣*(٢٨۶۰)- از نظر فنی دارای اسپینی* برابر با ۳ است و به این ترتیب این نخستین ذره با اسپین ۳ است که در خود کوارک، افسون را نیز دارد. در دیگر مزون ها، کوارک ها به شکلی قرار می گیرند که اسپین کلی ذره کمتر از ۳ شود. همین مساله موجب می شود  مطالعه دقیق ویژگی های این ذرات دشوار شود. اما اسپین ذره DS٣*(٢٨۶۰)- برابر با ۳ است، مطالعه خواص آن ساده تر خواهد بود.

اما اصلی ترین کاربرد این ذرات کشف شده را شاید بتوان در کمک آنها به توضیح «نیروی هسته ای قوی» دانست. نیروی هسته ای قوی همان نیرویی است که موجب کنار هم نگه داشتن کوارک ها می شود. دانشمندان با وجود پیشرفت های علمی زیاد، هنوز نتوانسته اند ماهیت این نیرو را به طور دقیق شناسایی کنند و به همین دلیل، کشف این ذرات جدید می توانند به پیشرفت این بخش از فیزیک ذرات بنیادی کمک موثری کند. *اسپین: همه ذرات دارای ویژگی بنام اسپین هستند که مربوط به ذره از جهت های مختلف  چه شکل و شمایل بنظر می رسد.

این پست دارای 3 نظر است

  1. سعید

    حاضرم جونم بدم اما در پایگاه علمی کار کنم هر روز مطالعه کنم و تحقیقات برای بشریت داشته باشم همیشه حسرت تو دلم باقیست

    1. info@frand.fr

      سلام سپاس از اینکه همراه فراند هستید
      خیلی هم عالی

دیدگاهتان را بنویسید