ניצן אכסף, חלון לפיסיקה
גלאי הניסוי אטלס
כתובת ישירה לדף זה:
https://www.hayadan.org.il/atlassct1104.html
פיסיקאים בריטים סיימו את הרכיב הקריטי הראשון של מכשיר נסיוני שתוכנן על מנת לחקור את הכוחות שמעצבים את היקום שלנו.
ניסוי 'אטלס' (Atlas) יחקור את התכונות הבסיסיות של חומר ויחפש 'פיסיקה חדשה', מעבר להבנות הנוכחיות שלנו. המיקום שלו יהיה במאיץ החלקיקים הגדול (LHC), שאמור להתחיל לפעול בשנת 2007. LHC יכול ליצור מיני חורים שחורים, כאשר חלקיקים יתנגשו באנרגיות גבוהות. החוקרים בטוחים, שהם יוכלו לזהות את החלקיקים המבוקשים ביותר בפיסיקה – בוזון ההיגיס (Higgs boson), אשר מסביר מדוע לכל שאר החלקיקים יש מסה. 'את אטלס לקח 10 שנים לתכנן, 10 שנים לבנות וייקח עוד שנים לנצל את המידע', אמר ג'ורג' ויהאוזר, חבר בצוות 'אטלס' באוניברסיטת אוקספורד.
הרכיב הראשון הוא אחד מארבעה חלקים שירכיבו את המוליך למחצה (SemiConductor Tracker). כאשר יבנה, 'אטלס' יהיה בגובה של 25 מטרים (בגובה בניין בן 5 קומות), באורך 46 מטרים וישקול 7000 טונות. ה-SCT יעקוב אחרי התנועה של חלקיקים, תוך כדי מעברם דרך אלפי פרוסות סיליקון שנמצאות בתוך החלקים של המוליך למחצה. המדענים ישתמשו ב-LHC על מנת להאיץ עלומות פרוטונים בכיוונים מנוגדים ברמות אנרגיה גבוהות פי 7 ממה שהושג קודם לכן במאיץ.
מתוך מיליארד התנגשויות בכל שנייה, רק לכמה מהם יהיו את התכונות המיוחדות שיובילו לגילויים חדשים. ההתנגשויות החזיתיות של החלקיקים הללו, לא רק משכפלות את התנאים שהיו רגעים מעטים לאחר המפץ הגדול, אלא הם מייצרות חלקיקים אחרים שיכולים להראות למדענים מידע נוסף לגבי טבעו של היקום. המדענים מקווים שבאמצעות עלייה ברמות האנרגיה, ההתנגשויות יצרו חלקיקים כבדים יותר, שלא יכלו להתגלות בניסויים קודמים של מאיץ החלקיקים. 'חייבת להיות פיסיקה חדשה בתחום האנרגיה הזו', אמר ד'ר טוני ויינברג, מאוניברסיטת אוקספורד. 'זאת המוטיבציה האמיתית של .'LHC
אחת התחומים החדשים הללו בפיסיקה נקרא סופר-סימטריה. תחת המודל הסטנדרטי של הפיסיקה, כל החלקיקים היסודיים מחולקים לשתי קבוצות: פרמיונים שיוצרים חומר ובוזונים שממירים את הכוחות הפועלים על חומר. בסופר-סימטריה, לכל פרמיון יש 'סופר פרטנר' שהוא בוזון, ולכל בוזון יש 'סופר פרטנר' שהוא פרמיון. 'עדיין לא ראינו אף אחד מהפרטנרים הללו, והסבר אחד לכך הוא שהפרטנרים הללו כבדים', מסביר ד'ר טוני ויינברג.
סופר-סימטריה יכולה אולי גם להסביר את החומר האפל, שמדענים טוענים שהוא מרכיב %25 מהיקום.
מציאת בוזון ההיגיס נמצאת בעדיפות עליונה, כי היא מהותית על מנת להשלים את ההבנה על חומר. בוזון ההיגיס נחוץ על מנת לתת תוקף למודל הסטנדרטי של הפיסיקה, המסגרת הבסיסית שתוכננה על מנת להסביר את אופי של החלקיקים הבסיסים ואת פעולות הגומלין שלהם. התיאוריה היא שכל החלקיקים רוכשים את המסה שלהם דרך פעולות גומלין עם שדה ההיגיס, אשר נבנה ע'י בוזון ההיגיס.
פיסיקאים אחרים אף מאמינים שניתן יהיה בעזרת ה-LHC ליצור מיני חורים שחורים. 'מיני חורים שחורים הם הרבה יותר מעניינים מחורים שחורים גדולים', מסביר ד'ר טוני ויינברג. 'מיני חורים שחורים נוצרים בסביבה שלנו בכל מקום, אבל אולי בשיעורים נמוכים ולכן אנחנו לא יכולים לעשות פיסיקה איתם'.
היכולת ליצור אפקט אקזוטי כל כך בתוך מאיץ חלקיקים, צריך לאפשר לפיסיקאים לבחון תיאוריות חשובות במכאניקה קוונטית. אבל ד'ר טוני ויינברג מודה שיהיה קשה למצוא דברים מעניינים בתוך ים המידע שיתקבל. 'זה כמו למצוא מחט בערימת שחת מתוך רכבת שנוסעת במהירות של 160 קמ'ש', הוא אומר. ה-LHC צפוי לייצר 10 פטה בייט (10 בחזקת 15 או 1024 טרה בתים) של מידע בכל שנה. כמות זו שווה בערך לכמות האחסון של 10 מיליון דיסקים.
לידיעה בבי.בי.סי
הושלם חלק מרכזי בגלאי הניסוי אטלס
הודעה לעיתונות מטעם PPARC (תרגום: דיקלה אורן)
פיסיקאים של חלקיקים מבריטניה השלימו את בנייתה של מצלמת החלקיקים המוליכה למחצה הגדולה בעולם, ה-SCT (Semi Conductor Tracker). ה-SCT יהווה את החלק הפנימי ביותר של גלאי האטלס הענקי. אטלס (ATLAS) הוא אחד מארבעת הניסויים הגדולים שייערכו במאיץ ה-LHC (Large Hadron Collider), הנמצא כעת בשלבי בנייה במעבדת CERN על גבול צרפת שוויץ. המאיץ עתיד להתחיל בפעולתו בשנת 2007.
ה-LHC יאיץ שתי אלומות של פרוטונים, שתנענה בכיוונים נגדיים ותגענה לאנרגיות גבוהות פי שבעה מהאנרגיות של כל מאיץ אחר. לאחר ההאצה האלומות תתנגשנה זו בזו ותצורנה חלקיקים נוספים בתנאים דומים למצב ששרר רגעים ספורים לאחר המפץ הגדול ברגע לידת היקום. אטלס יצפה בהתנגשויות האנרגטיות הללו, וה-SCT ימדוד את מיקומם של החלקיקים הטעונים והתנע שלהם לאחר היווצרותם בנקודת ההתנגשות. המידע שיתקבל מאטלס ומשלושת הניסויים הנוספים ב-LHC ישפוך אור על תכונות יסודיות של החומר ויסייע למדענים להבין מדוע היקום נראה היום כפי שהוא נראה.
כל גלאי ה-SCT מורכב מ-60 מטרים מרובעים של גלאי סיליקון, הבנויים בצורת ארבעה גלילים בעלי ציר משותף ושתי כיפות בצדדים. הגליל הראשון שהושלם בנוי מ-384 מבנים של סיליקון, וכל אחד מהגלילים החיצוניים יותר כולל יותר יחידות סיליקון מקודמו, כאשר הגליל החיצוני כולל 672 יחידות סיליקון. ה-SCT בכללותו מחולק ל-6 מיליון ערוצים, ולכל ערוץ יש מגבר וממיר מידע משלו. ארבעת הגלילים של ה-SCT יורכבו בבריטניה בעזרת מרכיבים מ-37 מכונים ברחבי העולם.
ד"ר טוני ווידברג (Weidberg) מאוניברסיטת אוקספורד מסביר שה-SCT יעקוב בקוטר של מטר אחר תנועתם של חלקיקים טעונים בעוברם דרך שכבות הסיליקון בדיוק גבוה מ-20 מיקרון. מדובר בפחות מקוטרה של שערת אדם. הדיוק הגבוה יאפשר לנו לחשב את התנע של החלקיקים, מה שיחשוף בפנינו חלק מהמתרחש כאשר פרוטונים מתנגשים באנרגיות גבוהות. חלקים אחרים של הגלאי ימדדו תכונות שונות של חלקיקים, מה שייאפשר לנו לשחזר את המתרחש בהתנגשויות עצמן.
אטלס ייקח את תחום הפיסיקה הניסויית לעידן חדש, והוא יוכל לחשוף תהליכים וחלקיקים לא מוכרים, שעשויים לשנות את הבנתנו את הכוחות היסודיים, המעצבים את היקום שלנו מרגע לידת הזמן.
ד"ר ווידברג הוסיף שתחום האנרגיה שייפתח בפנינו ה-LHC ייאפשר לאטלס לחפש אחר בוזון ההיגס (Higgs Boson), הדרוש להבנת מקור המסה ביקום. ישנן עדויות מוצקות ביותר, המצביעות על האפשרות של גילוי פיסיקה חדשה לחלוטין בתחום האנרגיות הזה, כגון סופרסימטרייה, המציעה את קיומם של חלקיקים שותפים אקזוטיים לכל החלקיקים שנתגלו עד כה. יתרה מזאת, ייתכן שהפיסיקה החדשה מוזרה עוד יותר, והיא עשוייה לכלול מימדים מרחביים נוספים ואת יצירתם של חורים שחורים זעירים.
ניסוי האטלס הוא אחד משיתופי הפעולה הגדולים ביותר בעולם הפיסיקה, והוא כולל יותר מ-1,800 מדענים מרחבי העולם [וממכון ויצמן ברחובות, ד.א]. הגלאי הוא עצום, בגודלו של בניין בן חמש קומות, אורכו 46 מטרים וגובהו 25 מטרים, ומשקלו 7000 טונות. למרות גודלו העצום, בלב ליבו של הגלאי, היכן שיפעל ה-SCT, אלומות דקות של חלקיקים ירוכזו ויתנגשו באזור קטן בהרבה ממילימטר מרובע. מתוך כ-1,000 מיליון התנגשויות בשנייה, רק למעטות מהן יהיו המאפיינים המיוחדים שעשויים להוביל לתגליות חדשות.
תרגום: דיקלה אורן
ההודעה לעיתונות
אתר הניסוי אטלס
ידען הפיסיקה
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~8997087~~~95&SiteName=hayadan
