Miaka kadhaa iliyopita ilitabiriwa kwamba punde tu Hadron Collider ilipoanza kutumika, mwisho wa dunia ungekuja. Kichapuzi hiki kikubwa cha protoni na ioni, kilichojengwa katika Kituo cha Uswizi CERN, kinatambulika kwa haki kama kituo kikubwa zaidi cha majaribio duniani. Ilijengwa na makumi ya maelfu ya wanasayansi kutoka nchi nyingi za ulimwengu. Inaweza kuitwa taasisi ya kimataifa. Walakini, kila kitu kilianza kwa kiwango tofauti kabisa, kwanza kabisa, ili kuweza kuamua kasi ya protoni kwenye kiongeza kasi. Ni kuhusu historia ya uumbaji na hatua za ukuzaji wa viongeza kasi kama hivyo ambayo itajadiliwa hapa chini.
Historia ya mwanzo
Baada ya uwepo wa chembe za alpha kugunduliwa na viini vya atomiki kuanza kuchunguzwa moja kwa moja, watu walianza kujaribu kuzifanyia majaribio. Hapo awali, hakukuwa na mazungumzo ya kuongeza kasi ya protoni hapa, kwani kiwango cha teknolojia kilikuwa cha chini. Enzi ya kweli ya uundaji wa teknolojia ya kuongeza kasi ilianza tu30s ya karne iliyopita, wakati wanasayansi walianza kwa makusudi kuendeleza miradi ya kuongeza kasi ya chembe. Wanasayansi wawili kutoka Uingereza walikuwa wa kwanza kuunda jenereta maalum ya umeme ya DC mnamo 1932, ambayo iliruhusu wengine kuanza enzi ya fizikia ya nyuklia, ambayo iliwezekana kwa vitendo.
Mwonekano wa cyclotron
Kimbunga, yaani jina la kichapuzi cha kwanza cha protoni, kilionekana kama wazo kwa mwanasayansi Ernest Lawrence huko nyuma mnamo 1929, lakini aliweza kuiunda mnamo 1931 tu. Kwa kushangaza, sampuli ya kwanza ilikuwa ndogo ya kutosha, tu kuhusu sentimita kadhaa kwa kipenyo, na kwa hiyo inaweza tu kuongeza kasi ya protoni. Wazo zima la kiongeza kasi chake lilikuwa kutumia sio umeme, lakini uwanja wa sumaku. Kiongeza kasi cha protoni katika hali kama hiyo hakikulenga kuongeza kasi ya chembe chembe zenye chaji moja kwa moja, bali kupinda mwelekeo wao hadi katika hali ambayo ziliruka katika mduara katika hali iliyofungwa.
Hili ndilo lililowezesha kuunda cyclotron, inayojumuisha diski mbili zisizo na mashimo, ndani ambayo protoni zilizungushwa. Vimbunga vingine vyote vilitokana na nadharia hii, lakini ili kupata nguvu zaidi, vilizidi kuwa ngumu zaidi. Kufikia miaka ya 40, ukubwa wa kawaida wa kiongeza kasi cha protoni ulianza kuwa sawa na majengo.
Ilikuwa ni kwa ajili ya uvumbuzi wa kimbunga hicho ambapo Lawrence alitunukiwa Tuzo ya Nobel ya Fizikia mwaka wa 1939.
Synchrophasotrons
Walakini, wanasayansi walipojaribu kufanya kiongeza kasi cha protoni kuwa na nguvu zaidi,Matatizo. Mara nyingi walikuwa wa kiufundi tu, kwani mahitaji ya kati iliyosababishwa yalikuwa ya juu sana, lakini kwa sehemu walikuwa katika ukweli kwamba chembe hazikuharakisha kama inavyotakiwa kutoka kwao. Mafanikio mapya mnamo 1944 yalifanywa na Vladimir Veksler, ambaye alikuja na kanuni ya autophasing. Kwa kushangaza, mwanasayansi wa Marekani Edwin Macmillan alifanya vivyo hivyo mwaka mmoja baadaye. Walipendekeza kurekebisha shamba la umeme ili inathiri chembe wenyewe, ikiwa ni lazima, kurekebisha au, kinyume chake, kupunguza kasi. Hii ilifanya iwezekane kuweka harakati za chembe katika mfumo wa rundo moja, na sio wingi wa blurry. Viongeza kasi kama hivyo huitwa synchrophasotron.
Collider
Ili kichapuzi kiharakishe protoni hadi nishati ya kinetiki, miundo yenye nguvu zaidi ilianza kuhitajika. Hivi ndivyo migongano ilizaliwa, ambayo ilifanya kazi kwa kutumia mihimili miwili ya chembe ambazo zingezunguka pande tofauti. Na kwa vile ziliwekwa zikielekeana, chembe hizo zingegongana. Wazo hilo lilizaliwa mara ya kwanza mnamo 1943 na mwanafizikia Rolf Wideröe, lakini haikuwezekana kuiendeleza hadi miaka ya 60, wakati teknolojia mpya zilionekana ambazo zinaweza kutekeleza mchakato huu. Hii ilifanya iwezekane kuongeza idadi ya chembe mpya ambazo zingeonekana kutokana na mgongano.
Maendeleo yote katika miaka iliyofuata moja kwa moja yalisababisha ujenzi wa kituo kikubwa - Large Hadron Collider mnamo 2008, ambayo katika muundo wake ni pete yenye urefu wa kilomita 27. Inaaminika kuwani majaribio yaliyofanywa ndani yake ambayo yatasaidia kuelewa jinsi ulimwengu wetu ulivyoumbwa, na muundo wake wa kina.
Uzinduzi wa Gari Kubwa la Hadron Collider
Jaribio la kwanza la kuweka kifaa hiki cha kugongana lilifanyika Septemba 2008. Septemba 10 inachukuliwa kuwa siku ya uzinduzi rasmi. Hata hivyo, baada ya mfululizo wa vipimo vilivyofaulu, ajali ilitokea - baada ya siku 9 ilishindikana, na kwa hiyo ililazimika kufungwa kwa ajili ya matengenezo.
Majaribio mapya yalianza mwaka wa 2009 pekee, lakini hadi 2014, kituo kilifanya kazi kwa nishati ya chini sana ili kuzuia kuharibika zaidi. Ilikuwa wakati huu kwamba kifua cha Higgs kiligunduliwa, ambacho kilisababisha kuongezeka kwa jamii ya wanasayansi.
Kwa sasa, karibu tafiti zote zinafanywa katika nyanja ya ayoni nzito na viini vyepesi, na baada ya hapo LHC itafungwa tena kwa ajili ya uboreshaji wa kisasa hadi 2021. Inaaminika kuwa itaweza kufanya kazi hadi takriban 2034, na baada ya hapo utafiti zaidi utahitaji kuundwa kwa viongeza kasi vipya.
Mchoro wa leo
Kwa sasa, kikomo cha muundo wa vichapuzi kimefikia kilele chake, kwa hivyo chaguo pekee ni kuunda kiongeza kasi cha protoni sawa na zile zinazotumika sasa katika dawa, lakini zenye nguvu zaidi. CERN ilijaribu kuunda upya toleo dogo la kifaa, lakini hakukuwa na maendeleo yanayoonekana katika eneo hili. Mfano huu wa mgongano wa mstari umepangwa kuunganishwa moja kwa moja na LHC ili kuchocheamsongamano na ukubwa wa protoni, ambazo zitaelekezwa moja kwa moja kwenye mgongano wenyewe.
Hitimisho
Na ujio wa fizikia ya nyuklia, enzi ya ukuzaji wa viongeza kasi vya chembe ilianza. Wamepitia hatua nyingi, ambayo kila moja imeleta uvumbuzi mwingi. Sasa haiwezekani kupata mtu ambaye hajawahi kusikia juu ya Collider Kubwa ya Hadron katika maisha yake. Ametajwa katika vitabu, filamu - akitabiri kwamba atasaidia kufichua siri zote za ulimwengu au kukomesha tu. Haijulikani kwa hakika majaribio yote ya CERN yatasababisha nini, lakini kwa kutumia viongeza kasi, wanasayansi waliweza kujibu maswali mengi.
