ما حجم مصادم الهدرونات الكبير؟

مصادم الهدرونات الكبير، ويُعرف اختصارًا بـLHC، مسرّع جسيمات، أي آلة تسرّع جسيمات صغيرة وتصدم بعضها ببعض. يبلغ محيط حلقته الرئيسية 26.7 كيلومتر، ويبلغ قطرها نحو 8.5 كيلومتر. ويقع المصادم في نفق تحت الأرض قرب جنيف، ويعبر الحدود بين فرنسا وسويسرا.

الحجم

تدير سيرن، المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية، المصادم، وتذكر أن محيط الحلقة، أي المسافة حولها، يبلغ 26,659 مترًا. والحلقة ليست دائرة كاملة. فهي تتكوّن من ثمانية أقواس منحنية تصل بينها ثمانية أجزاء مستقيمة. ويأتي عرضها البالغ نحو 8.5 كيلومتر من قسمة المحيط على العدد π (نحو 3.14)، لذا فهو تقريب جيد.

أما النفق نفسه فهو أضيق بكثير. إذ يبلغ عرضه من الداخل 3.7 متر في الأجزاء المنحنية. ويقع على عمق يتراوح بين 45 و170 مترًا تحت السطح، على مستوى مائل بلطف نحو بحيرة جنيف.

وتمتلئ الحلقة في معظمها بالمغناطيسات. فهي تضم 1,232 مغناطيسًا رئيسيًا للانحناء، طول كل منها 15 مترًا، لذا تشغل معًا نحو 18.5 كيلومتر، أي 69%، من الحلقة.

مقارنات الحجم

يكاد قطر الحلقة يساوي ارتفاع جبل إفرست: نحو 8.5 كيلومتر مقابل 8,849 مترًا لإفرست فوق مستوى سطح البحر.
العدّاء الذي يقطع سباق ماراثون، البالغ 42.195 كيلومتر، يدور حول الحلقة نحو 1.6 مرة.
لو وُضع نحو 240 ملعب كرة قدم أمريكية، طول كل منها 110 أمتار بما فيها مناطق النهاية، واحدًا تلو الآخر لامتدّت على طول محيط الحلقة.
عرض النفق أكثر قليلًا من ضعف طول شخص طوله 1.7 متر، ومع ذلك فإن عرض الحلقة التي يشكّلها يبلغ نحو 2,300 ضعف عرض النفق.

ما يحدث في الداخل

تدور حزمتان من الجسيمات، عادةً بروتونات، حول الحلقة في اتجاهين متعاكسين داخل أنبوبين منفصلين. وتكمل كل حزمة 11,245 دورة حول الحلقة في كل ثانية. وهذا يعادل نحو 300,000 كيلومتر في الثانية لكل حزمة، وهي سرعة قريبة جدًا من سرعة الضوء.

وتوجّه مغناطيسات فائقة التوصيل، تنقل الكهرباء دون فقدان للطاقة، الحزمتين حول المنحنيات. ولكي تعمل تُبرَّد هذه المغناطيسات إلى −271.3 درجة مئوية، أي أبرد من الفضاء الخارجي. وتُجعل الحزمتان تتصادمان في أربع نقاط حول الحلقة، حيث تسجّل كواشف كبيرة الجسيمات المتطايرة.

حتى عام 2026 تصف سيرن المصادم بأنه أكبر وأقوى مسرّع جسيمات في العالم. وفي يوليو 2012 أعلن علماء في المنظمة اكتشاف بوزون هيغز. وأكد الاكتشاف فكرة طُرحت لأول مرة عام 1964 لتفسير كيفية اكتساب الجسيمات الأولية كتلتها.

نفق بُني لآلة سابقة

حُفر النفق بين عامي 1984 و1989 لمصادم أقدم هو مصادم الإلكترون والبوزيترون الكبير، المعروف باسم LEP. وأُغلق LEP عام 2000 لإخلاء النفق لمصادم الهدرونات الكبير. ووفّرت إعادة استخدام النفق تكلفة حفر نفق جديد.

وافق مجلس سيرن على المصادم في ديسمبر 1994. وشُيّد بين عامي 1996 و2008، وبدأ تشغيله للمرة الأولى في 10 سبتمبر 2008.