دانشمندان برای درک بهتر جهان پیرامون خود، از کوچکترین ذرات سازنده ماده تا بزرگترین اکوسیستمها، دست به آزمایشهای پیچیده و گستردهای میزنند. در این میان، دو پروژه برجسته وجود دارند که به دلیل مقیاس بزرگ و اهداف بلندپروازانهشان، شایسته توجه ویژه هستند: «برخورددهنده بزرگ هادرونی» (LHC) و پروژه «غنیسازی دیاکسید کربن در هوای آزاد» (AmazonFACE).
برخورددهنده بزرگ هادرونی (LHC): سفری به اعماق ماده
برای مطالعه ذرات زیراتمی، دانشمندان نیازمند ابزارهایی عظیم هستند. LHC، بزرگترین شتابدهنده ذرات جهان، نمونهای بینظیر از این دست ابزارهاست. این حلقه ۲۷ کیلومتری که توسط سازمان اروپایی پژوهشهای هستهای (سِرن) اداره میشود، مجهز به چهار آشکارساز بزرگ به نامهای ATLAS، CMS، ALICE و LHCb است. آشکارساز ATLAS با وزن ۷۰۰۰ تن، بزرگترین آشکارساز ذرات ساخته شده تاکنون به شمار میرود.
LHC با ایجاد برخوردهای پرانرژی بین پرتوهای ذرات، شرایطی مشابه لحظات اولیه پیدایش جهان را شبیهسازی میکند. این برخوردها ذرات بنیادی ناپایداری مانند بوزون هیگز را آشکار میسازند و به دانشمندان در درک بهتر ساختار ماده و نیروهای بنیادی طبیعت کمک میکنند.
ابعاد LHC خیرهکننده است. این دستگاه شامل بیش از ۹۰۰۰ تن آهن در سیستمهای مغناطیسی خود است و از چنان کابلی از جنس نیوبیوم-تیتانیوم بهره میبرد که میتوان آن را بیش از شش بار به خورشید رفت و برگشت و سپس چندین بار دیگر بین زمین و ماه جابجا کرد. LHC همچنین به عنوان بزرگترین و سردترین یخچال روی زمین شناخته میشود، زیرا آهنرباهای آن باید در دمای منفی ۲۷۱.۲۵ درجه سانتیگراد، کمی سردتر از فضای بیرونی، نگهداری شوند.
پروژه AmazonFACE: آزمایشی در قلب آمازون
در حالی که LHC به بررسی اعماق ماده میپردازد، پروژه AmazonFACE به مطالعه تأثیرات تغییرات آب و هوایی بر بزرگترین جنگل بارانی جهان، آمازون، اختصاص دارد. با افزایش انتشار دیاکسید کربن در جو، بشر ناخواسته در حال انجام یک آزمایش بزرگ و کنترلنشده است. پروژه AmazonFACE تلاش میکند تا پیامدهای این افزایش را در یک محیط کنترلشده بررسی کند.
این پروژه با افزایش غلظت دیاکسید کربن در بخشهایی از جنگل آمازون، تأثیرات این گاز گلخانهای بر این «ریههای سیاره» را مورد مطالعه قرار میدهد. این آزمایش شامل ۱۲ آرایه مشاهداتی در شش قطعه به قطر ۳۰ متر است: سه قطعه در غلظتهای دیاکسید کربن محیط و سه قطعه در غلظتهای بالاتر. بالاترین غلظت، ۶۱۵ قسمت در میلیون، پیشبینی میشود که تا دهه ۲۰۷۰ تحت یک مسیر میانی برای کاهش تغییرات آب و هوایی به آن برسد.
هر قطعه شامل حدود ۴۰۰ گونه گیاهی و نمونههای بسیار بیشتری از قارچها و میکروبهای خاک است. محققان در این پروژه تأثیر CO2 اضافی بر فیزیولوژی گیاهان را اندازهگیری میکنند، از جمله اینکه آیا گیاهان در یک محیط غنی از کربن ساختارهای موقت، مانند برگها، یا ویژگیهای دائمیتر، مانند چوب، اضافه میکنند. مطالعه این موضوع مهم است زیرا چوب کربن را برای قرنها در خود نگه میدارد، در حالی که کربن مورد استفاده برای رشد برگها ظرف یک یا دو سال دوباره وارد محیط میشود. انتظار میرود این آزمایش حداقل یک دهه به طول انجامد.
این دو پروژه، LHC و AmazonFACE، نمونههایی برجسته از تلاشهای علمی بشر برای درک بهتر جهان هستند. از اعماق اتم تا قلب آمازون، دانشمندان با استفاده از ابزارهای پیشرفته و آزمایشهای دقیق، به دنبال پاسخ به سوالات اساسی درباره ساختار ماده و تأثیرات تغییرات آب و هوایی بر سیاره ما هستند.