ผู้เขียน molecularck เว็บไซต์ www.foosci.com

http://www.foosci.com/node/396

ข้อมูลพื้นฐาน

LHC คือ เครื่องจักรยักษ์ มีลักษณะเป็นอุโมงค์วงแหวนขนาด 27 กิโลเมตรลึกลงไปใต้ดิน 175 เมตร โดยอุโมงค์อยู่ระหว่างฝรั่งเศษและสวิตส์เซอร์แลนด์ ภายใน LHC ประกอบไปด้วย CERN predecessor, Large Electron-Positron (LEP) collider, และ ageing accelerator ที่ legendary Fermilab ในอิลินอยด์ และมีพลังในการชนโปรตอนหรือไอออน ซึ่งเป็นอนุภาคที่รู้ัจักในนาม Hadrons ด้วยกำลังการชน 14 TeV ซึ่งเป็น 7 เท่าของสถิติที่บันทึกในการทดลองที่ Tevatron ณ Fermilab เป้าหมายที่ยิ่งใหญ่ของการทดลองนี้คือการล่วงรู้ถึงอนุภาคเล็ก ๆ นั้นคืออนุภาค Higgs

ปฐมบท LHC เครื่องมือไขความลับจักรวาล บทความชุดนี้เป็น 1 ในบทความของ LHC ซึ่งนี้เป็นตอนปฐมบทเพื่อกล่าวถึงความเป็นมาของหน่วยงานที่ดูแลเครื่อง LHC นั้นคือ CERN นั้นเอง

CERN คือ European Organization for Nuclear Research ซึ่งเป็นหน่วยงานของยุโรปที่ทำการศึกษานิวเคลียร์ฟิสิกส์ ตั้งอยู่ที่บริเวณชายแดนฝรั่งเศสและสวิตส์เซอร์แลนด์ ติดกับกรุงเจนีวา มีพนักงาน 2,600 คน นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรอีก 7,931 คน ซึ่งมาจากมหาวิทยาลัย 500 แห่ง

ภาพโลโก้ CERN

งานหลักของ CERN คือการให้บริการเครื่องเร่งอนุภาคและเครื่องมือด้านฟิสิกส์พลังงานสูงอื่น ซึ่ง CERN ต้องการจะศึกษาการกำเนิดของเอกภพและอนุภาคพื้นฐานจากการชนกันของอนุภาค เพื่อเรียนรู้กฏของธรรมชาติ

CERN ก่อตั้งเมื่อปี 1954 โดยมีชาติสมาชิก 20 ชาติ ชาติเฝ้าสังเกตการณ์ 8 ชาติ และชาติที่ไม่ได้เป็นสมาชิกอีกหลายชาติร่วมอยู่ด้วย ซึ่งรวม ๆ แล้วกว่าครึ่งโลกที่ร่วมมือกัน

ภาพสมาชิก CERN

เป้าหมายของ CERN

องค์กรมีหน้าที่ให้ความร่วมมือชาติในยุโรปเพื่อวิจัยวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์และรูปแบบพื้นฐาน องค์กรไม่มีหน้าที่ทำงานให้การวิจัยทางทหารและผลของการทดลองและทฤษฎีจะถูกตีพิมพ์หรือออกสู่สาธารณะชนในทางอื่น

วิจัย : ค้นหาและสืบเสาะคำตอบของคำถามเกี่ยวกับจักรวาล

เทคโนโลยี : พัฒนาก้าวนำด้านเทคโนโลยี

ความร่วมมือ : นำทุกชาติร่วมมือกันผ่านวิทยาศาสตร์

การศึกษา : ฝึกฝนนักวิทยาศาสตร์ในอนาคต

ผลงานของ CERN

CERN มีการค้นพบที่สำคัญหลายอย่างในการทดลองตั้งแต่ช่วงที่ก่อตั้งมา จนถึงปัจจุบัน ซึ่งที่สำคัญได้แก่

ปี 1973 : ค้นพบกระแสกลาง ใน ห้องตรวจจับ Gargamelle

ปี 1983 ค้นพบ W และ Z bosons ใน การทดลอง UA1 และ UA2 ซึ่งการค้นพบนี้ทำให้นักวิจัยได้รางวัลโนเบลไปในปี 1984

ปี 1989 ทำนายจำนวนตระกูลนิวตริโนที่ Large Electron Positron Collider (LEP) ในการปฏิบัติการ Z boson peak

ในปี 1992 นักวิจัย CERN ได้รางวัลโนเบลจากผลงานนวัตกรรมและการพัฒนาเครื่องตรวจจับอนุภาค นั้นคือ multiwire proportional chamber

ปี 1995 สร้าง แอนติไฮโดรเจนตัวแรก ในการทดลอง PS210

ปี 1999 ค้นพบทิศทาง CP-violation ในการทดลอง NA48

นอกจากนี้หลายคนอาจจะไม่รู้ว่า CERN ยังเป็นผู้ให้กำเนิด World Wide Web จากโครงการชื่อว่า ENQUIRE ซึ่งเป็นระบบที่ไว้แชร์ข้อมูลระหว่างนักวิทยาศาสตร์ในสมัยนั้น นอกจากนี้ CERN ยังเป็นศูนย์พัฒนาคอมพิวเตอร์กริดอีกด้วยในปัจจุบัน

เครื่องเร่งอนุภาคใน CERN

CERN มีเครื่องเร่งอนุภาคและเครื่องตรวจจับ 6 เครื่อง แต่ละเครื่องจะเพิ่มพลังงานของลำอนุภาคเป็นห่วงโซ่ก่อนที่จะส่งเข้าสู่การทดลองหรือส่งไปยังเครื่องเร่งที่กำลังสูงกว่า เครื่องที่ยังทำงานอยู่ในปัจจุบันได้แก่

เครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้น 2 เครื่อง สร้างอนุภาคพลังงานต่ำเข้าสู่โปรตอนซินโครตรอน

เครื่องเร่งโปรตอนซินโครตรอน (PS) เพิ่มพลังงานโปรตอนจากเครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้นก่อนที่จะส่งไปยังเครื่องอนุภาคตัวอื่น

วงแหวนพลังงานต่ำ (LEIR)เร่งไอออนจากเครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้น ก่อนที่จะส่งไปที่โปรตอนซินโครตรอน เครื่องนี้ทำงานเมื่อปี 2005 ก่อนที่หน้านั้นถูกปรับแต่งมาจาก Low Energy Anti-proton Ring (LEAR)

โปรตรอนซินโครตรอน 28 GeV (PS) สร้างในปี 1959 และยังคงใช้งานอยู่เพื่อป้อนอนุภาคสู่ เครื่องเหนี่ยวนำโปรตรอนยิ่งยวด (SPS)

เครื่องเหนี่ยวนำโปรตรอนยิ่งยวด (SPS) เครื่องเร่งอนุภาคแบบวงแหวน มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 กิโลเมตร สร้างในอุโมงค์ และเริ่มใช้งานปี 1976 เครื่องนี้ถูกออกแบบมาให้ส่งพลังงานได้ 300 GeV และถูกปรับปรุงให้ส่งพลังงานถึง 450 GeV โดยมีลำอนุภาคเป็นของตัวเองสำหรับการทดลองเป้าหมายที่อยู่นิ่ง และยังใช้ใน การชนโปรตอนและปฏิโปรตรอน และเร่งอิเล็กตรอนและโปรสิตรอนพลังงานสูง เข้าสู่ Large Electron-Positron Collider (LEP) และปี 2008 จะทำการส่งโปรตรอนและไอออนหนักเข้าสู่ Large Hadron Collider (LHC)

On-Line Isotope Mass Separator (ISOLDE) ใช้ศึกษา นิวคลิไอที่ไม่สเถียร โดยอนุภาคจะถูกเร่งใน PS ก่อนจะส่งเข้า ISOLDE

เครื่องชะลอแอนติโปรตรอน (AD) ซึ่งจะชลอความเร็วแอนติโปรตรอนประมาณ 10% ของความเร็วแสงเพื่อการวิจัย ปฏิสสาร