הודעה לעיתונות, CERN, תרגום מהספייס דיילי – דיקלה אורן
קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/cern030204.html
היחידה הראשונה של המגנטים העל-מוליכים של CMS (Compact Muon Solenoid) עושה את דרכה ל-CERN.
היחידה הראשונה מתוך החמש, שמרכיבות את מערך המגנטים העל-מוליכים של ה-CMS, עזבה את המקום בו הורכבה ב-21 בינואר בדרכה ל-CERN. ה-CMS הוא אחד מהניסויים, שיערכו במאיץ ה-LHC (Large Hadron Collider). המאיץ נמצא כעת בתהליכי בנייה ב-CERN.
המתקן יגיע ליעדו לאחר מסע של עשרה ימים. אחת ממטרותיו השאפתניות של ה-CMS היא לספק מידע על ההיגס בוזון החמקמק. ההיגס הוא חלקיק אלמנטרי, שקשור למנגנון המעניק מסות לחלקיקים השונים. המודלים התיאורטיים חוזים את קיומו, אולם איש לא גילה אותו ישירות עדיין.
ה-CMS ינתח את תוצרי ההתנגשויות בין אלומות פרוטונים. הוא ישחזר את מסלוליהם של החלקיקים וימדוד את האנרגיה שלהם. המגנט העל-מוליך, שמכיל את לב הניסוי, מייצר שדה מגנטי חזק מאוד. הוא חיוני לזיהוי החלקיקים, הנוצרים כתוצאה מההתנגשויות.
מסלולי החלקיקים הטעונים מוסטים כתוצאה מהשדה המגנטי בדרכים שונות בהתאם למסתם ומטענם. לפיכך, התבוננות במסלולי החלקיקים מספרים לנו הרבה על זהותם.
כדי שמסלולי החלקיקים יוסטו בצורה אותה אנו יכולים למדוד, יש צורך בשדה מגנטי שחוזקו משתווה לאנרגיית החלקיקים היוצאים מההתנגשות. מכיוון שב-LHC תיווצרנה ותתנגשנה אלומות חלקיקים בעלות אנרגיה מאוד גבוהה (בקנה מידה קטן מאוד החלקיקים האלה משחזרים את מצב היקום ברגעיו הראשונים), יש צורך בשדה מגנטי עצום.
המגנט העל-מוליך הוא תולדה של שיתוף פעולה בין-לאומי בין מכוני מחקר שונים. המשתתפים הם ה-INFN (National institute for Nuclear Physics), CERN, ה-CEA (הגוף הממונה על האנרגיה האטומית), ה- Eth-Z (הטכניון בציריך) ובשיתוף פעולה עם “מוליכי-על אנסלדו”. בידי החברה הזאת הופקדו בניית חמשת היחידות המרכיבות את המגנטים וכמו כן 1,500 מטרים מרובעים לבנייה זו.
מלבד השדה המגנטי העצום שהם יוצרים, על המגנטים להיות עצומים בגודלם. זאת כדי שיוכלו להכיל בתוכם את כל הגלאים, הדרושים לעריכת מדידות מדויקות. אם כן, ל-CMS קוטר פנימי של 6.3 מטרים ואורך של 12.5 מטר. הוא מייצר שדה מגנטי בעוצמה של כ-4 טסלה (חזק פי כ-80,000 מהשדה של כדור הארץ). עם השלמתו המגנט העל-מוליך של ה-CMS ישיג שיא מרשים: הוא ישבור את השיא העולמי של האנרגיה האצורה במגנט עם אנרגיה של 2.6 ג'יגא ג'אול.
תכונה נוספת של המתקן הזה היא שהוא חייב לפעול רק בטמפרטורות מאוד נמוכות. משום כך הכבלים בהם יזרום זרם חשמלי יהיו עשויים מעל-מוליכים.
הודות לעל מוליכות הזרם החשמלי הדרוש ליצירת השדה החשמלי יכול לזרום דרך כמה כבלים בקוטר של כמילימטר. אילולא היו משתמשים בעל-מוליכים, היה מתעורר צורך להשתמש בכבלים כה עבים, עד כי בניית כל המבנה לא הייתה מתאפשרת כלל.
הגודל המרשים של הסליל העל-מוליך, שהוא “לב המגנט”, גרם לכך שיהיה צורך בבנייתו בכמה חלקים. זאת בכדי שיהיה ניתן להעבירו ממקום הייצור למעבדות CERN.
“עבודה רבה של ייעול התכנונים הובילה אותנו לחלוקה של הסליל לחמישה חלקים באורך 2.5 מטרים ובמשקל 45 טון. כל חלק יבנה וישלח ל-CERN, שם תתחיל מלאכת הרכבתם,” אומר פסקואל פבריקטור, חוקר ב-INFN בג'נבה.
למעשה, ה-INFN אחראי על תכנון ובניית מה שמכונה “המסה הקרה”, כלומר המבנים המכניים שיקוררו ל268- מעלות צלזיוס (4.2 מעלות קלווין).
בניית המגנט העל-מוליך ל-CMS דרשה את התפתחותן של טכנולוגיות חדשניות. “כיוון שזרם חשמלי גבוה מאוד זורם במגנט העל-מוליך, השדה המגנטי הנוצר כה חזק והמכשיר כה ענק, בתוך הסליל נוצרים כוחות אלקטרומגנטיים חזקים, שעשויים לגרום לשינויים במכשיר ולהפסקת פעולתו.”
הפתרון הסטנדרטי של בעיה זו הוא הוספת מבנה מכני מתגבר שיכיל את הסליל. במקרה הנוכחי זה לא היה מספיק.
“יתרה מזאת, כדי להימנע אפילו משינוי הצורה הקטן ביותר, שיגרום לכבלים לאבד את תכונות העל-מוליכות שלהם, החיזוק הוכנס ישירות לתוך הכבלים. זהו פתרון חדשני הדורש יכולות טכניות מדהימות.”
“ואולם, בשלב הזה פיתול הכבלים לכיוון הנכון הפך למשימה קשה מאוד. אם כן, התעורר הצורך בפיתוח מערכת פיתול כבלים אוטומטית לחלוטין ומתוחכמת מאוד, שתאפשר לפתל את הכבלים בדיוק גיאומטרי גבוה,” מסיק פסקואל פבריקטור.
קישור לכתבה המקורית ב-Space Daily
ידען הפיסיקה
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~745311162~~~95&SiteName=hayadan
