از مشارکت شرکت هپکو در شتابگر بزرگ هادرونی در سرن چه می‌دانیم؟

در شبکه‌های اجتماعی ویدیویی منتشر شده‌است که عنوانش «هپکو، سازنده قلب بزرگترین آزمایشگاه هسته‌ای جهان» است (اینستاگرام۱، اینستاگرام۲، توییتر۱، توییتر۲). در این ویدیو، فردی که یونیفرم شرکت ماشین‌سازی هپکو اراک را به تن دارد می‌گوید:

بزرگ‌ترین آزمایشگاه هسته‌ای جهان در سرن سوئیس واقع شده.
حساس‌ترین قطعه این پروژه در همین شرکت هپکو ساخته شده.
یک میز شتاب‌دهنده‌بود که زیر قرار می‌گرفت، به صورت میز کار که باید وزنی معادل ۲۰۰ تا ۳۰۰ تن را تحمل می‌کرد و روی آن یک تونل بود. این تونل هم توسط هپکو ساخته شد.
کسی به ما نقشه نداد که این را بسازیم. فقط به ما گفتند همچین چیزی می‌خواهیم. طراحیش، ساختش، تجهیزش، مونتاژش در ایران، نصبش در آنجا، همه توسط شرکت هپکو انجام شد.
برای اولین بار در ایران جایزه لوح زرین طلایی را که به یک شرکت صنعتی می‌دهند، هپکو ایران دریافت کرد.

گوینده این صحبت‌ها، ابوالفضل روغنی گلپایگانی، فعال اقتصادی است که در گذشته مدتی مدیریت عامل شرکت هپکو اراک را برعهده داشت. اشاره او به مشارکت در ساخت قطعاتی برای آشکارساز CMS در شتابگر بزرگ هادرونی (LHC) است که بزرگ‌ترین شتاب‌دهنده ذرات جهان است و در مرز فرانسه و سوئیس ساخته شده است. هدف این پروژه علمی، بررسی ساختار ماده، نیروهای بنیادی و منشأ «جرم» ذرات است.

اما این ادعا چقدر صحیح است؟ آیا طراحی، ساخت، تجهیز و مونتاژ حساس‌ترین قطعه پروژه سرن در هپکو ایران انجام شد؟ از «بزرگ‌ترین آزمایشگاه هسته‌ای جهان در سرن سوئیس» چه می‌دانیم؟ از همکاری ایران با سرن چه می‌دانیم؟ 

آیا طراحی، ساخت، تجهیز و مونتاژ حساس‌ترین قطعه سرن در هپکو ایران انجام شد؟

خیر. هپکو سازه‌های فلزی برای حمایت مکانیکی و حمل قطعه «فوروارد کالریمتر - HF» در آشکارساز CMS ساخته‌است. آشکارساز CMS که اختصار عبارت Compact Muon Solenoid (سیم‌لوله فشرده میونی) است، دستگاهی است که رد آثار پراکندگی پس از برخورد ذرات را ثبت می‌کند. این آشکارساز بخشی از شتابگر LHC است که در آن ذرات بنیادی مانند پروتون (هسته اتم هیدروژن) را در دایره‌ای به محیط بیش از ۲۷ کیلومتر با میدان مغناطیسی به سرعتی نزدیک به سرعت نور می‌رساند. این ذرات سریع در مرکز آشکارساز، از روبرو به هم برخورد می‌کنند.

قطعات ساخت هپکو، هرچند بزرگ، دقیق و صنعتی‌اند اما به‌هیچ‌وجه در زمره‌ اجزای حساس علمی یا فناوری‌های پیشرفته در قلب CMS نیستند. حساس‌ترین اجزای این آشکارساز در سرن، شامل موارد زیر هستند:

• آشکارسازهای سیلیکونی پیکسلی و نواری
• کالریمتری الکترومغناطیسی و هادرونی
• سیستم‌های آهنربایی ابررسانا و آشکارسازهای میونی

این اجزا را کنسرسیوم‌هایی از همه کشورهای جهان و برپایه فناوری‌های پیشین اروپایی و آمریکایی طراحی کرده‌اند و به‌طور خاص طراحی CMS، آمریکایی بود. در وب‌سایت طراحی CMS، تصویر زیر اجزا و ابعاد این دستگاه دیده می‌شود.

در پایین سمت راست، به رنگ قهوه‌ای پررنگ، دستگاه Forward Calorimeter یا به اختصار HF یا HCAL دیده می‌شود. این دستگاه، پوششی دارد که برش آن را به رنگ نارنجی (با لوله اشتباه نشود)در این تصویر می‌بینید. این پوشش، در هپکو ساخته شده‌است. این پوشش روی پایه‌های عظیم ۱۷۵ تنی نصب شده که باید وزن ۲۴۰ تن را تحمل کند در عین‌حال دقتی در حد چند ده میکرومتر داشته‌باشند. آنها نیز در هپکو ساخته شده‌اند. همان‌طور که دیده می‌شود، دستگاه HF حساس‌ترین قطعه CMS نیست و در قلب آن هم قرار ندارد و در حاشیه دستگاه است. با این‌حال بخش ایرانی HF نیز بخش اصلی آن نیست و پوشش و نگه‌دارنده زیر آن است.

آشکارساز HF سه سازنده مشترک دارد: دانشگاه فنی تگزاس (TTU) که بخش اصلی  آن را ساخته (استوانه قهوه‌ای رنگ بالا)، موسسه فوتونیک هاماماتسو ژاپن که تیوب‌های آشکارساز را ساخته (داخل استوانه قهوه‌ای رنگ) و شرکت هپکو اراک که پوشش و پایه نگهدارنده را ساخته‌است. همچنین بخش‌هایی از اتصالات آن شرکت‌های روسی، بلاروسی و ترکیه‌ای ساخته‌اند.

تصویر بالا کل قطعه مونتاژ شده دستگاه HF در حال انتقال به داخل CMS را نشان می‌دهد. این مونتاژ در اروپا اتفاق افتاده‌است و سپس کل دستگاه به تونل منتقل شد. قسمت نارنجی‌رنگ ساخت هپکو است. تصویر پایین، نیز همان قطعه را پس از نصب و قرارگیری در جای خود نشان می‌دهد.

بنابراین، این قطعه، حساس‌ترین بخش آشکارساز CMS نیست و در ایران طراحی نشده و تجهیز و مونتاژ آن در ایران صورت نگرفته‌است. اما در هپکو اراک ساخته شده‌است.

از «بزرگ‌ترین آزمایشگاه هسته‌ای جهان در سرن سوئیس» چه می دانیم؟

شتابگر بزرگ هادرونی یا LHC (اختصار Large Hadron Collider) بزرگ‌ترین و قدرتمندترین شتاب‌دهنده ذرات در جهان است. این دستگاه، بزرگ‌ترین آزمایشگاه علمی ساخت بشر است که در مرز سوئیس و فرانسه، در یک تونل دایره‌ای شکل به قطر ۲۷ کیلومتر، در عمق حدود ۱۰۰ متری زمین ساخته شده‌است.

این تاسیسات در نزدیکی ژنو، بخشی از مرکز تحقیقات هسته‌ای اروپا (CERN) است. هدف اصلی از طراحی این شتاب‌دهنده، بررسی بنیادی‌ترین ساختارهای ماده، نیروهای بنیادی و منشأ جرم ذرات است. ساخت LHC در سال ۱۹۹۸ آغاز شد و در سال ۲۰۰۸ راه‌اندازی شد.

این شتابگر با استفاده از آهنرباهای بسیار قوی، دو دسته‌ پروتون را در جهت‌های مخالف در تونل دایره‌ای حرکت می‌دهد و آن‌ها را با انرژی بسیار بالا به یکدیگر برخورد می‌دهد. این برخورد سربه‌سری، انرژی فوق‌العاده بالایی تولید می‌کند که کیهان، معادل آن را تنها چند میلیونیوم ثانیه پس از تکینگی اولیه (بیگ‌بنگ) تجربه کرده‌است. با بررسی محصولات این برخورد می‌توان پاسخ سوالاتی در فیزیک ذرات را با دقت بیشتری مشخص کرد.

برخورد سربه‌سری، در هر جای تونل رخ نمی‌دهد بلکه در محل از پیش تعیین‌شده‌ای که قبلا دستگاه‌های «آشکارساز» قرار دادن، مسیر حرکت پروتون‌ها همدیگر را قطع می‌کند. چهار آشکارساز برای این تونل ساخته‌شده که چند ده متر و چند هزار تن وزن دارند. اما دو تا از مشهورترین آنها اتلس (ATLAS) و سی‌ام‌اس (CMS) هستند که در کشف بوزون هیگز نقش داشتند.

کشف ذره هیگز در سال ۲۰۱۲ حاصل یکی از گسترده‌ترین همکاری‌های علمی بین‌المللی تاریخ بود. بیش از ۳۰۰۰ پژوهشگر از بیش از ۱۷۰ مؤسسه تحقیقاتی در ۴۰ کشور جهان در ساخت، توسعه، کالیبراسیون و تحلیل داده‌های آشکارسازهای عظیم ATLAS و CMS مشارکت داشتند. ایالات متحده آمریکا، با سرمایه‌گذاری در طراحی قطعات خاصی از آشکارساز CMS و حمایت از تحلیل داده‌ها، نقش کلیدی داشت. دانشگاه‌های اروپایی از جمله دانشگاه آکسفورد، سوربن، بولونیا و فنی زوریخ نیز در ساخت بخش‌های حساسی چون آشکارسازهای سیلیکونی و آهنرباهای ابررسانا مشارکت کردند. از آسیا، کشورهایی چون ژاپن، هند و چین نیز با ارائه تجهیزات، قطعات اپتیکی و تأمین نیروی انسانی در این تلاش جهانی نقش داشتند.

شتابگر LHC نه تنها برای درک سازوکارهای بنیادی جهان طراحی شده، بلکه نقش بسیار مهمی در توسعه فناوری‌های نوین داشته است. در طول این پروژه، پیشرفت‌های مهمی در زمینه‌ی آهن‌رباهای ابررسانا، آشکارسازهای پیشرفته، سیستم‌های محاسباتی توزیع‌شده (مانند Grid Computing) و خنک‌کننده‌های فوق‌سرد حاصل شد. بسیاری از این فناوری‌ها امروزه در پزشکی (مانند MRI)، صنایع الکترونیک و فناوری اطلاعات نیز کاربرد دارند.

از همکاری ایران با سرن چه می‌دانیم؟

همکاری ایران با سرن از سال ۲۰۰۱ آغاز شد، زمانی که تفاهم‌نامه‌ای بین وزیر علوم وقت، مصطفی معین و مدیرکل سرن امضا شد. بر اساس این تفاهم‌نامه، پژوهشگاه دانش‌های بنیادی (IPM) به‌عنوان نهاد هماهنگ‌کننده همکاری‌های علمی ایران با سرن معرفی شد. این همکاری‌ها شامل مشارکت در ساخت قطعات آشکارساز، تحلیل داده‌ها و آموزش دانشجویان دکتری در پروژه‌های مرتبط با CMS بوده است.

ایران در سال‌های ابتدایی عضویت در CMS Collaboration، تیمی از فیزیکدانان نظری و تجربی را برای شرکت در پروژه معرفی کرد. در زمان نصب قطعه ساخت هپکو در CMS، تصویری در بولتن داخلی سرن از آقای سعید پاک‌طینت منتشر شده که به عنوان دانشجوی دوره دکتری فیزیک ذرات تجربی از دانشگاه صنعتی شریف در سالن مونتاژ CMS در سرن دیده می‌شود. او هم‌اکنون دانشیار دانشکده فیزیک دانشگاه یزد (گروه ذرات بنیادی) است. 

«سیم‌لوله فشرده میونی» یا به اختصار CMS دستگاهی بود که باید مستقل از دستگاه دیگر یعنی ATLAS با روشی متفاوت، وجود ذره هیگز را نشان می‌داد. در مقاله پایانی این آزمایش در جستجوی ذره هیگز که روز ۴ ژوئیه سال ۲۰۲۱ رونمایی شد، نام ۱۲ محقق ایرانی در کنار بیش از ۳هزار محقق از سراسر جهان دیده می‌شود.

همچنین موسسه «پژوهشکده ذرات و شتابگر» در پژوهشگاه دانش‌های بنیادی (IPM) نهاد علمی بود بابت این همکاری (CMS Collaboration) در ایران تاسیس شد و دانش «فیزیک ذرات بنیادی تجربی» برای نخستین بار در ایران شکل گرفت. در ویدیو منتشر‌شده، آقای روغنی می‌گوید باید این را در دانشگاه درس بدهند اما در واقع اصلا سال‌ها پیش برای این منظور یک نهاد دانشگاهی در ایران تاسیس شده که از جمله نهادهای پیشرو آکادمیک ایران است. 

از قطعه ساخته‌شده در هپکو برای CMS چه می‌دانیم؟

همکاری ایران در پروژه LHC و عضویت در CMS Collaboration سال‌ها بعد از طراحی دستگاه CMS و آغاز ساخت اجزای آن در نقاط مختلف جهان آغاز شد. بنابراین ایران نقشی در آن نداشته‌است. با وجود این پس از آغاز همکاری ایران، ساخت این پایه‌های نگهدارنده را به عنوان بخشی از حق عضویت خود، برعهده گرفت.

انتخاب شرکت هپکو، پس از تحقیق درباره توانایی‌های صنعت ایران صورت گرفت و کارخانه‌ای انتخاب شد که در نتیجه این همکاری بین‌المللی، بتواند توان فنی خود را نیز ارتقا دهد. در منابع اولیه گفته شده که برای ساخت پوشش دور دستگاه HF، ابتدا «تانک‌سازی درود» (صنایع زرهی بنی‌هاشم ارتش) انتخاب شده بود. اما در نهایت هم پوشش HF و هم پایه‌های آن را شرکت هپکو ساخت. براساس گفته‌های دکتر پاک‌طینت، در زمان ساخت این قطعات در هپکو «چندين بار تيم‌های سرن به ايران آمدند تا به مراحل ساخت اين دستگاه‌ها نظارت داشته باشند.»

همکاری هپکو در این پروژه جهانی و ساخت دستگاه که طراحی آن از دانشگاه فنی تگزاس آمده‌بود و قطعات آن در ژاپن و آمریکا ساخته شده‌بود و در اروپا، روی پایه‌های مکانیکی و محافظ ساخت ایران، سرهم شده‌بود طوری که تا امروز با گذشت ۲۰ سال، با دقت میلی‌متر کار می‌کند، به معنی واقعی کلمه برای صنایع ماشین‌سازی ایران «دستاوردی بی‌نظیر» است. هیچ نمونه دیگری وجود ندارد که بخشی از صنعت ایران، در آزمایشی علمی که تمام جهان به آن توجه و بخش مهمی از دنیا در آن مشارکت داشته‌اند، تا این سطح سهیم باشد. با این حال به دلیل اختصاص نگرفتن بودجه‌های پژوهشی، این مشارکت در ساخت ادامه پیدا نکرد.

صدها شرکت از نقاط مختلف جهان در این همکاری بین‌المللی شرکت داشته‌اند و جایزه Industry Award یا همان لوح طلایی CMS را به‌دلیل کیفیت بسیار بالا در تولید قطعات CMS دریافت کرده‌اند که از ایران تنها هپکو در این فهرست دیده می‌شود. این لوح به نشانه قدردانی برای تعهد به دقت صنعتی و تحویل به‌موقع اعطا شده و مختص هپکو یا نشانگر «ویژه بودن قطعه» نیست.

شرکت هپکو یا HEPCO مخفف عبارت Heavy Equipment Production Company (شرکت تولید ماشین‌آلات سنگین) را کارآفرینان ایرانی، برادران رضایی در سال ۱۳۵۱ در اراک تاسیس کردند. این شرکت محصولات کاترپیلار آمریکا، لیبر آلمان و کوماتسو ژاپن را تولید می‌کرد و سابقه زیادی در زمینه ماشین‌آلات سنگین دارد. این شرکت بعد از انقلاب مصادره و در دوره خصوصی‌سازی اصل ۴۴ در دهه ۱۳۸۰، واگذار شد.

همچنین ادعای اینکه «سوییسی‌ها برای ساخت یکی از حساس‌ترین قطعات بزرگ‌ترین پروژه هسته‌ای جهان آمدند سراغ هپکو» نیز نادرست است. سوئیس صرفا میزبان جغرافیایی این مرکز است و تصمیم‌گیری‌ها به‌صورت بین‌المللی و در قالب کمیته‌های علمی و مهندسی انجام می‌شود. از قضا آشکارساز CMS و قطعه ساخت ایران، در بخشی از تونل LHC قرار دارد که در خاک فرانسه است.

بنابراین ادعای اینکه «طراحی، ساخت، تجهیز و مونتاژ حساس‌ترین قطعه پروژه سرن در هپکو ایران انجام شد» اغراق و روایت نادرست است، هرچند نقش فنی و همکاری صنعتی هپکو با پروژه CMS واقعی و قابل افتخار است، اما این همکاری در حد یک دستاورد بزرگ علمی و فناورانه جهانی نیست و از فکت‌‌نامه نشان نادرست می‌گیرد.