تڤاترون
Coordinates: 41°49′55″N 88°15′06″W / 41.831904°N 88.251715°W
التڤاترون Tevatron هو معجل جسيمات دائري في الولايات المتحدة، في معمل معجل فرمي الوطني (ويُعرف أيضاً بإسم فرميلاب)، ويقع إلى الشرق مباشرة من باتاڤيا، إلينوي، وهو ثاني مصادم جسيمات، من حيث ارتفاع الطاقة، في العالم بعد مصادم الهدرونات الكبير (LHC) بالقرب من جنيڤ، سويسرا. والتڤاترون هو سنكروترون يعجل الپروتونات ومضادات الپروتون في حلقة قطرها 6.28 كم حتى طاقات تصل إلى 1 TeV، ومن هنا جاء اسمه.[1] وقد اكتمل إنشاء التڤاترون في 1983 بتكلفة $120 مليون دولار ($280 million اليوم [2]) وقد أضيفت إليه استثمارات تطوير رئيسية طوال الفترة 1983-2011. ('مضاعف الطاقة'، كما كان يُعرف آنذاك، أنتج أول شعاع معجـَّل — 512 GeV — في 3 يوليو 1983.[3]) الحاقن الرئيسي كان أهم اضافة، وقد بـُني على مدى خمس سنوات من 1994 بتكلفة $290 مليون دولار ($677 million اليوم [2]).
 تڤاترون (في الخلفية) وحلقات الحاقن الرئيسي: حلقة تسريع الپروتونات وحلقة تسريع فيض نقيض الپروتونات. التسريع يسير في اتجاهين متعاكسين ويصطدمان عند نقطة تماس الحلقتين. | |
| حلقات التخزين المتقاطعة | سرن، 1971-1984 |
|---|---|
| سنكروترون الپروتونات الفائق | سرن، 1981-1984 |
| إيزابل | BNL، ألغي في 1983 |
| تڤاترون | فرميلاب، 1987-الحاضر |
| مصادم الأيونات الثقيلة النسبوي | BNL، 2000–الحاضر |
| المصادم الهائل فائق التوصيل | ألغي في 1993 |
| مصادم الهدرونات الكبير | سرن، 2009- |
| مصادم الهدرونات الكبير الهائل | مقترح، سرن، 2019– |
| مصادم الهدرونات الكبير جداً | نظري |
وقد توقف التڤاترون عن العمل في 30 سبتمبر 2011,[4] بسبب خفض الميزانية؛[5] فهو ليس بقوة LHC، الذي بدأ العمل في مطلع 2010. الحلقة الرئيسية في التڤاترون سيعاد استخدامها على الأغلب في تجارب مستقبلية، ويمكن نقل مكوناتها إلى معجلات جسيمات أخرى.[6]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
طريقة عمله
يقوم معجل من نوع كوكروفت-والتون أولا بتأيين غاز الهيدروجين بطاقة 750 كيلوإلكترون فولت، وتسريع الأيونات السالبة المتكونة بتسليط فولتية موجبة عليها. تسري الأيونات بعد ذلك في معجل خطي (ليناك) طوله 150 متر والذي بدوره يستعمل مجالات كهربائية متذبذبة لتسريع الأيونات إلى 400 ميجا إلكترون فولت. بعد ذلك يتم تمرير الأيونات خلال غشاء كربوني للتخلص من الإلكترونات ونقل البروتونات المشحونة عندئذ إلى المضخم.
المضخم عبارة عن مسرّع مغناطيسي دائري تدور البروتونات حوله حتى 20000 مرة للوصول بها إلى طاقة 8 گـِگا إلكترون ڤولت. تنتقل أخيرا البروتونات من المضخم إلى الحاقن الرئيسي والذي انتهى العمل عليه في 1999 لأداء مهام متعددة، إذ يمكنه تعجيل البروتونات حتى 150 جيجا إلكترون فولت، ويمكنه إنتاج بروتونات بطاقة 120 گـِگا إلكترون ڤولت لتوليد مضادات البروتونات، ويمكنه أيضاً رفع طاقة مضاد البروتون إلى 120 گـِگا إلكترون فولت وكذلك حقن البروتونات أو مضادات البروتونات في التڤاترون.
ومن أجل إنتاج مضادات البروتونات (بروتونات سالبة الشحنة)، تفصل پروتونات من الحاقن الرئيسي وتوجه للاصطدام بلوح من النيكل. ويحتفظ بفيض نقيض البروتون في حلقة تعجيل ثانية (كما في الصورة) حيث توجه بعد ذلك للاصطدام بالبروتونات التي تدور بسرعة عظيمة في الحلقة الرئيسية. ويحتاج إنتاج نقيض البروتون الواحد نحو من البروتونات نظراً لضعف احتمال تفاعل البروتونات مع أنوية النيكل لإنتاج نقيض البروتون. ولهذا يتطلب انتاج نقيض الروتونات الحد الأقصى لطاقة التڤاترون.
الاكتشافات
استطاع معجل التڤاترون اكتشاف أزواجا من كوارك قمي (توب-كوارك) Top-Quark وكان ألقي الضوء عليها عام 2008 ولكن شكوك حول التجربة لم تؤكد الأمر حتى عام 2011 بفضل مصادم الهدرونات الكبير.[7] وحتي عام 1995 حيث بدأ عمل مصادم الهدرونات الكبير كان معجل التڤاترون أكبر مسرع للجسيمات في العالم ، والمعجل الوحيد الذي كان باستطاعته إنتاج الكوارك القمي. وطبقا للمخطط انتهي عمل التڤاترون في سبتمبر عام 2011. [8]
طالع أيضاً
الهامش
- ^
R. R. Wilson (1978). The Tevatron. فرميلاب. FERMILAB-TM-0763. Archived from the original. You must specify the date the archive was made using the
|archivedate=parameter. http://lss.fnal.gov/archive/test-tm/0000/fermilab-tm-0763.shtml. - ^ أ ب Consumer Price Index (estimate) 1800–2008. Federal Reserve Bank of Minneapolis. Retrieved December 7, 2010.
- ^ FermNews - 20th anniversary issue
- ^ "'Nothing lasts forever at the edge of science': U.S. drops behind in race to find origins of the universe as huge particle collider is shut down". Daily Mail.
- ^ http://www.sciam.com/article.cfm?id=future-of-top-us-particle
- ^ http://www.sciam.com/article.cfm?id=what-happens-to-particle-accelerators&page=2
- ^ Is Tevatron's particle a new force of nature? - guardian.co.uk.
- ^ Spiegel Online: Jagd nach dem Higgs-Boson. Artikel vom 28. Juli 2010, abgerufen am 28. Juli 2010