कई साल पहले भविष्यवाणी की गई थी कि जैसे ही हैड्रॉन कोलाइडर को ऑपरेशन में डाल दिया जाएगा, दुनिया का अंत आ जाएगा। स्विस सर्न में निर्मित इस विशाल प्रोटॉन और आयन त्वरक को दुनिया में सबसे बड़ी प्रयोगात्मक सुविधा के रूप में मान्यता प्राप्त है। इसे दुनिया के कई देशों के हजारों वैज्ञानिकों ने बनाया था। इसे वास्तव में एक अंतरराष्ट्रीय संस्था कहा जा सकता है। हालांकि, सब कुछ पूरी तरह से अलग स्तर पर शुरू हुआ, सबसे पहले, त्वरक में प्रोटॉन की गति निर्धारित करने में सक्षम होने के लिए। यह ऐसे त्वरक के निर्माण और विकास के चरणों के इतिहास के बारे में है जिसकी चर्चा नीचे की जाएगी।
शुरुआत का इतिहास
अल्फा कणों की उपस्थिति की खोज के बाद और परमाणु नाभिक का सीधे अध्ययन किया जाने लगा, लोग उन पर प्रयोग करने की कोशिश करने लगे। पहले तो यहां किसी प्रोटॉन एक्सेलेरेटर की बात ही नहीं हुई, क्योंकि तकनीक का स्तर अपेक्षाकृत कम था। त्वरक प्रौद्योगिकी के निर्माण का सही युग केवल में शुरू हुआपिछली शताब्दी के 30 के दशक में, जब वैज्ञानिकों ने उद्देश्यपूर्ण रूप से कण त्वरण योजनाओं को विकसित करना शुरू किया। 1932 में यूके के दो वैज्ञानिकों ने सबसे पहले एक विशेष डीसी वोल्टेज जनरेटर डिजाइन किया, जिसने दूसरों को परमाणु भौतिकी के युग की शुरुआत करने की अनुमति दी, जो व्यवहार में संभव हो गया।
साइक्लोट्रॉन की उपस्थिति
साइक्लोट्रॉन, अर्थात् पहले प्रोटॉन त्वरक का नाम, वैज्ञानिक अर्नेस्ट लॉरेंस के लिए 1929 में एक विचार के रूप में सामने आया, लेकिन वह इसे केवल 1931 में डिजाइन करने में सक्षम था। हैरानी की बात है कि पहला नमूना काफी छोटा था, केवल एक दर्जन सेंटीमीटर व्यास का था, और इसलिए केवल प्रोटॉन को थोड़ा तेज कर सकता था। उनके त्वरक की पूरी अवधारणा एक विद्युत नहीं, बल्कि एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करना था। ऐसी अवस्था में प्रोटॉन त्वरक का उद्देश्य धन आवेशित कणों को सीधे गति देना नहीं था, बल्कि उनके प्रक्षेपवक्र को ऐसी स्थिति में मोड़ना था कि वे एक बंद अवस्था में एक सर्कल में उड़ गए।
यही कारण है कि एक साइक्लोट्रॉन बनाना संभव हो गया, जिसमें दो खोखले आधे डिस्क होते हैं, जिसके अंदर प्रोटॉन घूमते हैं। अन्य सभी साइक्लोट्रॉन इसी सिद्धांत पर आधारित थे, लेकिन अधिक शक्ति प्राप्त करने के लिए, वे अधिक से अधिक बोझिल हो गए। 40 के दशक तक, ऐसे प्रोटॉन त्वरक का मानक आकार इमारतों के बराबर होने लगा।
साइक्लोट्रॉन के आविष्कार के लिए लॉरेंस को 1939 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।
सिंक्रोफैसोट्रॉन
हालांकि, जैसा कि वैज्ञानिकों ने प्रोटॉन त्वरक को और अधिक शक्तिशाली बनाने की कोशिश की,समस्या। अक्सर वे विशुद्ध रूप से तकनीकी थे, क्योंकि परिणामी माध्यम के लिए आवश्यकताएं अविश्वसनीय रूप से अधिक थीं, लेकिन आंशिक रूप से वे इस तथ्य में थे कि कण बस उनसे आवश्यक रूप से गति नहीं करते थे। 1944 में व्लादिमीर वेक्स्लर ने एक नई सफलता हासिल की, जो ऑटोफ़ेसिंग के सिद्धांत के साथ आया था। आश्चर्यजनक रूप से अमेरिकी वैज्ञानिक एडविन मैकमिलन ने एक साल बाद ऐसा ही किया। उन्होंने विद्युत क्षेत्र को समायोजित करने का प्रस्ताव रखा ताकि यह कणों को स्वयं प्रभावित करे, यदि आवश्यक हो, उन्हें समायोजित करना या, इसके विपरीत, उन्हें धीमा करना। इससे कणों की गति को एक ही गुच्छा के रूप में रखना संभव हो गया, न कि धुंधले द्रव्यमान के रूप में। ऐसे त्वरक को सिंक्रोफैसोट्रॉन कहा जाता है।
कोलाइडर
प्रोटोन को गतिज ऊर्जा में गति देने के लिए त्वरक के लिए और भी अधिक शक्तिशाली संरचनाओं की आवश्यकता होने लगी। इस तरह से कोलाइडर का जन्म हुआ, जो कणों के दो बीमों का उपयोग करके काम करते थे जो विपरीत दिशाओं में घूमते थे। और चूँकि वे एक दूसरे की ओर रखे जाते थे, कण टकराते थे। इस विचार का जन्म पहली बार 1943 में भौतिक विज्ञानी रॉल्फ विडेरो द्वारा किया गया था, लेकिन 60 के दशक तक इसे विकसित करना संभव नहीं था, जब नई प्रौद्योगिकियां सामने आईं जो इस प्रक्रिया को अंजाम दे सकती थीं। इससे टकराव के परिणामस्वरूप दिखाई देने वाले नए कणों की संख्या में वृद्धि करना संभव हो गया।
अगले वर्षों में सभी विकासों ने सीधे एक विशाल सुविधा का निर्माण किया - 2008 में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर, जो इसकी संरचना में 27 किलोमीटर लंबी एक अंगूठी है। यह माना जाता है किइसमें किए गए प्रयोग ही यह समझने में मदद करेंगे कि हमारी दुनिया कैसे बनी, और इसकी गहरी संरचना।
लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर का प्रक्षेपण
इस कोलाइडर को चालू करने का पहला प्रयास सितंबर 2008 में किया गया था। 10 सितंबर को इसके आधिकारिक लॉन्च का दिन माना जाता है। हालांकि, सफल परीक्षणों की एक श्रृंखला के बाद, एक दुर्घटना हुई - 9 दिनों के बाद यह विफल हो गया, और इसलिए इसे मरम्मत के लिए बंद करना पड़ा।
नए परीक्षण केवल 2009 में शुरू हुए, लेकिन 2014 तक, यह सुविधा आगे टूटने से बचाने के लिए बेहद कम ऊर्जा पर संचालित हुई। इसी समय हिग्स बोसोन की खोज हुई थी, जिससे वैज्ञानिक समुदाय में उछाल आया।
फिलहाल, भारी आयनों और हल्के नाभिक के क्षेत्र में लगभग सभी शोध किए जा रहे हैं, जिसके बाद एलएचसी को फिर से 2021 तक आधुनिकीकरण के लिए बंद कर दिया जाएगा। ऐसा माना जाता है कि यह लगभग 2034 तक काम करने में सक्षम होगा, जिसके बाद आगे के शोध के लिए नए त्वरक के निर्माण की आवश्यकता होगी।
आज की पेंटिंग
फिलहाल, त्वरक की डिज़ाइन सीमा अपने चरम पर पहुंच गई है, इसलिए एकमात्र विकल्प एक रैखिक प्रोटॉन त्वरक बनाना है जो वर्तमान में चिकित्सा में उपयोग किए जाने वाले के समान है, लेकिन बहुत अधिक शक्तिशाली है। सर्न ने डिवाइस के लघु संस्करण को फिर से बनाने की कोशिश की, लेकिन इस क्षेत्र में कोई उल्लेखनीय प्रगति नहीं हुई। एक रैखिक कोलाइडर के इस मॉडल को उत्तेजित करने के लिए सीधे एलएचसी से जोड़ने की योजना हैप्रोटॉन का घनत्व और तीव्रता, जो तब सीधे कोलाइडर में ही निर्देशित हो जाएगी।
निष्कर्ष
नाभिकीय भौतिकी के आगमन के साथ कण त्वरक के विकास का युग शुरू हुआ। वे कई चरणों से गुजरे हैं, जिनमें से प्रत्येक ने कई खोजें की हैं। अब ऐसे व्यक्ति को खोजना असंभव है जिसने अपने जीवन में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर के बारे में कभी नहीं सुना हो। उनका उल्लेख किताबों, फिल्मों में किया गया है - यह भविष्यवाणी करते हुए कि वह दुनिया के सभी रहस्यों को उजागर करने में मदद करेंगे या बस इसे समाप्त कर देंगे। यह निश्चित रूप से ज्ञात नहीं है कि सर्न के सभी प्रयोग क्या परिणाम देंगे, लेकिन त्वरक के उपयोग से वैज्ञानिक कई सवालों के जवाब देने में सक्षम थे।
