كيف وضع الأمريكيون حياً في مصادم

في فبراير 1971 ، بدأت الاختبارات في Tevatron ، أكبر منشأة تجريبية في العالم في ذلك الوقت ، في المختبر الوطني الأمريكي لتسريع (NAL) ، المعروف الآن باسم Fermilab. كانت حلقة تحت الأرض يبلغ طولها 6.3 كم ، حيث كان على البروتونات والبروتونات المضادة أن تتسارع بسرعة قريبة من سرعة الضوء.

كانت المخاطر كبيرة. وعد مدير شركة NAL ، بوب ويلسون ، وزارة الطاقة الأمريكية بإطلاق تيفاترون في غضون خمس سنوات. بعد أربع سنوات من بدء المشروع ، الذي تم إنفاقه 250 مليون دولار ، واجه الفيزيائيون مشكلة غير مفهومة: المغناطيس الذي يسرع الجزيئات ينهار بالفعل إلى 0.2 GeV في رشقات نارية. ومع ذلك ، لحل هذه المشكلة ذات التقنية العالية ، تم اقتراح حل أنيق ذو تقنية منخفضة - وهو عبارة عن Fericia.

كيف عملت tevatron

كان تيفاترون ، الذي خدم العلوم حتى عام 2011 ، سلسلة من المعجلات. في البداية ، تم تحريك جزيئات الهيدروجين من خلال معجلين خطيين ، حيث تم تأينهما ، ووصل عددهما إلى 400 ميجا فولت ، وتبرعتا بالإلكترونات وتحولت إلى بروتونات.

تم إرسال البروتونات إلى السنكروترون الداعم. هناك حصلوا على الطاقة من 8 GeV ، وبعد ذلك وقعوا في مسرع آخر مساعد (ما يسمى حاقن الرئيسي) ، مما رفع طاقتهم إلى 120 GeV أو 150 GeV. تم حقن جلطات من البروتونات بطاقة 150 غيغاواط على الفور في الحلقة الرئيسية من دائرة نصف قطرها كيلومتر تحيط بها كل من المغناطيس العادي والموصلات فائقة التوصيل. هناك تسارعوا إلى 980 GeV واكتسبوا سرعة 99.89 ٪ من الضوء.

قصفت حوالي 120 بروتونات GeV هدفا النيكل وتولد البروتونات المضادة. تجمعوا في حلقة منفصلة ، ثم سقطوا في الحلقة الرئيسية ، حيث تسارعوا أيضًا إلى 980 GeV ، وبالتالي ، تشكلت طاقة تصادم تبلغ حوالي 2 TeV في tevatron. عقد هذا السجل ما يقرب من ربع قرن قبل بناء LHC.

الاختبار الأول

بناء تيفاترون ، 1969.

في عام 1971 ، بدا تيفاترون مختلفًا: لم يكن هناك حاقن رئيسي وسنكروترون رئيسي ، فقط حلقة مسرع يبلغ قطرها 4 أميال. ويضم 774 مغنطيسًا ثنائي القطب يتحكم في شعاع الجسيمات ، و 240 مغناطيسًا رباعي الأقطاب يركز الشعاع ².

هذه ليست مغناطيس الثلاجة: كان طول كل منها 20 قدمًا ويزن حوالي 13 طن. في الاختبارات الأولى ، أضر المغناطيسان بعزل الألياف الزجاجية للملفات. ثم بدأ هذا يتكرر عدة مرات في اليوم ، واضطر الباحثون لعدة أشهر إلى تغيير 350 مغنطيسًا.

على الرغم من ذلك ، في 30 يونيو 1971 ، تمكن الفيزيائيون من إجراء تدفق مباشر للجزيئات في جميع أنحاء الحلقة. بحلول شهر أغسطس ، تمكنوا من قيادة الدفق في دائرة حوالي 10000 مرة على التوالي. ولكن عندما حاولوا تسريع الجزيئات فوق 7 MeV ، أغلقت المغناطيس.

وفي النهاية ، فهم الفيزيائي ريوجي يامادا ، الذي طور المغناطيس ثنائي القطب ، السبب: كان هناك غبار معدني في أنبوب الفراغ. "عندما يكون المغناطيس قد خلق مجالًا قويًا ،" كتب ، "سقطت الأجزاء المعدنية في فجوة المغناطيس وأوقفت التدفق ، لأنها كانت مادة مغناطيسية ضعيفة". أصبح من الواضح أنك تحتاج إلى إزالة جميع الأجزاء الإضافية ، ولكن كيف؟

حل من المهندسين البريطانيين

تبرز فيليسيا من أنبوب تفريغ طوله 300 قدم.

للبحث عن "حلول وأفكار من شأنها توفير المال" ، دعا NAL المهندس البريطاني روبرت شيلدون. اقترح أن النمس العادي يمكنه القيام بهذه المهمة من خلال المرور عبر أنابيب الفراغ تمامًا مثل فتحة الأرانب. كتب فرانك بيكو ، مدير الأبحاث السابق في Fermilab ، "لقد استخدمت القبور للصيد في الجزء الخاص بها من يوركشاير." ستركض السفينة بسهولة داخل الأنبوب ، حتى لو كانت رحلة طويلة إلى المجهول ".

أرسلت تسليم خاص من مزرعة الفراء في ولاية مينيسوتا العلماء أصغر النمس التي وجدوا. كانت فيليسيا بطول 15 بوصة ، وكان لديها فرو بني مع بقع بيضاء على وجهها ، وكلفته 35 دولارًا.

أوقف العلماء المسرع ، ووضعوا حزامًا على الرقبة وساقيه الخلفيتين لفيليسيا مع اطرح مرفق. بعد اجتياز الحيوان للأنبوب ، أرادوا تمديد العمود باستخدام عامل تنظيف.

لكن فيليسيا أدركت على الفور أنه لا توجد رائحة للأرانب هنا ورفضت الصعود إلى الحلقة الرئيسية لأنبوب الفراغ. ربما كانت خائفة من حلقة معدنية ضيقة غير مضاءة طولها أربعة أميال.


يقوم فني بفحص الجهاز الذي يتحكم في نظام الفراغ في قسم من 200 synvroton عملاق قيد الإنشاء ، حوالي عام 1970.

لم يستسلم الأمريكيون. نقلوا السفينة المتمردة إلى المختبر ، حيث قاموا بتدريبها على الركض عبر أنابيب منشأة الاختبار التي كانت لا تزال قيد الإنشاء. وكتبت تايمو: "تم تعليمها الركض عبر أنفاق طويلة حتى تكون مستعدة لتجربة أحد الأقسام التي يبلغ طولها 300 قدم والتي كان من المخطط لها تصنيع أنابيب مفرغة في مختبر الميزانين".

وفقًا لبيك ، بعد الجولة الأولى ، بدا فيليسيا متعبًا ومحرجًا ، لكنه يتمتع بصحة جيدة تمامًا. انها عقدت خارج الموضوع كله. كما هو مخطط له ، سحب العمال الأسطوانة عبر الأنبوب. خرج مغطى في بقع من الغبار.

سرعان ما كتبت وسائل الإعلام عن الشجعان فيليسيا. بعد أن أقامت سبعة سباقات ناجحة ، سأل مراسلو تايم ما إذا كانت تحتاج إلى مساعد. أجاب مسؤول غير معروف: "إذا أصبحت فيليسيا حامل ، فقد تكون عالقة في الأنبوب".

وفقًا لفاليري هيجنز ، محفوظات ومؤرخ فيرميلاب ، لم يكن فيليسيا في خطر. كانت المقاطع التي ركضت من خلالها قيد الإنشاء ، لذلك لم يكن هناك ضغط عليها. أما بالنسبة للتوقف أو الاختناق ، فيمكن للمرء أن يعتمد على غرائز القوارض الطبيعية التي ببساطة لن تتسلق فوق نفق ضيق للغاية ”.

يعشق موظفو شركة NAL فيليسيا ، ويطعمها الدجاج والكبد ورؤوس السمك وطبقها المفضل - همبرغر خام. قام بعض الموظفين بنقل فيليسيا إلى منزلهم طوال الليل.

نهاية التجربة

تقوم فيليسيا بفحص أنبوب فراغ مفتوح في مختبر ميزون.

في هذه الأثناء ، ابتكر المهندس هانز كوكي حلقة مغناطيسية في الحلقة الرئيسية للتعامل مع الحطام. حصل على اثني عشر قرصًا من أقراص Mylar على قضيب من الفولاذ المقاوم للصدأ مع كابل مرن من الفولاذ المقاوم للصدأ طوله 700 متر ومغناطيس دائم يجذب المعادن. ثم أطلق اختراعه من خلال قسم من الحلقة الرئيسية باستخدام الهواء المضغوط. "مع اثني عشر عملية ، يمكننا الالتفاف على الحلبة بأكملها" ، كتب يامادا. "لذلك يمكننا تنظيف أنبوب الفراغ بأكمله ، على الرغم من أنه ليس مثاليًا."

لكن ذلك كان جيدًا ، لأنه خلال الأشهر القليلة المقبلة كان الفريق يعمل على زيادة الطاقة بشكل مطرد ، ولم تكن هناك دائرة واحدة في النظام. 1 مارس 1972 ، سارع العلماء إلى تسريع 200 MeV.

بعد أن دارت عشرات من خلال أنابيب مختبر الميزانين ، والتي أصبحت طويلة بعد الانضمام لفيليسيا ، تقاعدت. قضت معظم وقتها كحيوان أليف.

في الربيع التالي ، مرضت FALICIA في منزل الضابط تشارلز كروز. تم نقلها إلى الطبيب البيطري ، ولكن في 9 مايو 1972 توفيت بسبب تمزق في الخراج في الأمعاء.

بعد الموت

في النعي الذي نشرته ذا فيليدج كيرير ، كُتب أنه كان من المخطط أن يصنع فزاعة من فيليشيا تذكرنا بالمرحلة المبكرة من تطور NAL.


صورة فيليسيا

إذا كانت فيليشيا خاضعة للضريبة ، فلا شيء معروف عن هذا. "لم أجد أي دليل ولا أحد يتذكر أن هذا قد حدث" ، كما يقول هيغنز ، الذي كان يبحث عن أشخاص عملوا مع فيليسيا أو ربما كانوا قد عرفوا المزيد من المعلومات حول مصيرها بعد الموت. للأسف ، نجا عدد قليل جدا من الشهود من تلك الأحداث.

يتم تخزين معظم القطع الأثرية التاريخية المرتبطة بفيرميلاب تحت إدارة هيغنز. ولكن هل هناك أي فرصة لأن فيليسيا لا تزال مختبئة في مكان ما في أعماق الرفوف؟
تقول فاليري: "من غير المحتمل ، سأكون سعيدًا إذا وجدت لها ، لكن الآن لا توجد أماكن تقريبًا في قبو حيث لم يتطلع أحد إلى هناك لفترة طويلة."

اليوم Fermilab هو واحد من 17 المختبرات الوطنية ، ويتم تثبيت العديد من مسرعات الجسيمات في ذلك. من بين 13 من الجسيمات دون الذرية المعروفة في النموذج القياسي للكون - ستة كواركات وستة لبتونات وبوزن هيغز - تم اكتشاف ثلاثة منها: كوارك ب في عام 1977 ، و كوارك في عام 1995 ، و تاو نيوترينو في عام 2000.

وفقًا لممثل شركة Fermilab ، أندريا ساليس ، فإن مجمع المعجلات يعمل على مدار الساعة ، باستثناء عدة فترات من الصيانة. يتم تنظيف الأنابيب أيضًا في هذا الوقت. للأقسام القصيرة ، يستخدم مشغلو التسريع عصا طويلة مع قطعة قماش. إذا كان هذا نفقًا طويلًا ، فإنهم يستخدمون طريقة تم اختبارها بواسطة Felicia: "إنهم يستخدمون عادة الحبل الذي يتم سحب بكرة التنظيف عليه."

PS
¹. وجها لوجه الاصطدام: عمالقة الابتدائية
². حلقة التوقيت الرئيسية: أيام فيرميلاب الأكثر أحلكًا وأكثر متعة
³. خمسون سنة من تاريخ فيرميلاب
⁴. الأرشيف Fermilab
⁵. الاكتشافات الرئيسية لفيرميلاب