רשמי סיור ב-CERN חלק 5: החוקר הישראלי המשתתף בחיפוש אחר פיסיקה חדשה

ד"ר אנריקה קרומוביץ', שסיים דוקטורט בטכניון והמשיך לפוסט באוניברסיטת דיוק בלי לזוז מ-CERN, מספר על ההתרגשות ביום של ניתוח הנתונים מהניסוי בתקווה שיופיעו בהם נתונים המעידים על חלקיקים חדשים

ד"ר אנריקה קרומוביץ', אוניברסיטת דיוק . צילום: אבי בליזובסקי
ד"ר אנריקה קרומוביץ', אוניברסיטת דיוק . צילום: אבי בליזובסקי

בכתבות הקודמות בסדרה דיווחנו על ארבעת המדענים הישראלים הבכירים ב-CERN אך את ישראל מייצגים במאיץ החלקיקים עשרות רבות של דוקטורנטים ובתר דוקטורנטים, שכל אחד מהם מספק נקודת מבט ייחודית במכלול העצום הכולל אלפי מדענים מהנדסים וטכנאים מכל העולם.

רצה הגורל וממש כמה ימים לפני פרסום כתבה זו, טענו חוקרים מניסוי אחר ב-CERN, המכונה LHCb, כי גילו רמזים לפיסיקה חדשה

עוד בנושא באתר הידען

בסוף אפריל קיימה האקדמיה הלאומית למדעים ואמנויות סיור עיתונאים שכותבים (גם) על מדע במתקני CERN בז'נבה. חברי המשלחת והח"מ בתוכם נפגשו עם מנכ"ל סֵרְן ועם מדענים ישראלים העובדים במתקן, וערכו סיורים במתקנים השונים. אחד המדענים הללו הוא קרומוביץ', בן 33, נשוי, שנולד במקסיקו והגיע לארץ במסגרת פרויקט מדע לתיכונים שנקרא SciTech בשנת 1997. הוא התאהב בטכניון וחזר לארץ מיד עם סיום לימודיו בתיכון – שנה לאחר מכן. בטכניון הוא למד את כל שלושת התארים בפקולטה לפיסיקה, כאשר בתארים הגבוהים התמחה בפיסיקה של חלקיקים, תחת פיקוחם של פרופ' יורם רוזן ופרופ' שלומית טרם. כיום הוא עדיין ב-CERN במסגרת אפשר "בתר דוקטורט באוניברסיטת דיוק האמריקנית. הוא מוביל צוות של 16 חוקרים מכל העולם: בצוות יש חוקרים מכל רחבי העולם – יפן, ונצואלה, איטליה אנגליה וכמובן ארה"ב."

"במאיץ החלקיקים אנו מחפשים פיזיקה חדשה. יש לנו מוטיבציה גבוהה לחפש את הפיסיקה החדשה למרות שהמודל הבסיסי של הפיסיקה – המודל הסטנדרטי, מתפקד היטב. אולם יש דברים שאי אפשר להסביר במסגרתו כגון החומר האפל, וחוסר היכולת לכלול את הכבידה בתוך תיאור החלקיקים, ובנוסף לסוגיות האמפיריות הללו, יש גם בעיה תיאורטית המכונה "בעיית ההירארכיה".

כדי להסביר מהי בעיית ההירארכיה, יוצא ד"ר קרומוביץ' מתוך הגילוי העדכני של חלקיק ההיגס, שמסתו כ-125 GEV. לפי תורת הקוונטים מסתו של בוזון היגס היתה אמורה להיות גדולה בהרבה, וישנו איזשהו גורם המבטל השפעה זו. זה אולי אחד הרמזים לכך שקיימת פיסיקה אחרת האחראית לתופעה זו."

ממדים נוספים וכוחות חדשים
"אנחנו מחפשים אחר חלקיק כבד מאוד שמתפרק לחלקיקים של המודל הסטנדרטי, כאשר את תכונותיו של אותו חלקיק לא ניתן לנבא במסגרת המודל הסטנדרטי." מסביר ד"ר קרומוביץ'.
יש מספר תיאוריות לניבוי תכונות החלקיק – למשל תיאוריות הכוללות ממדים נוספים לפיהן היקום לא מורכב רק משלושה ממדי מרחב וממד זמן אחד. לפי התיאוריה ישנם ממדים נוספים בעלי תכונות אחרות, ואם יתגלו החלקיקים הללו, תהיה בכך עדות לתיאוריה. אפשרות אחרת היא שקיימים כוחות חדשים שלא ראינו עד עכשיו. יכול להיות שההיגס הוא חלקיק לא ייחודי אלא חלקיק מורכב, כלומר אלו כמה חלקיקים הנראים לנו כמו חלקיק אחד. על אף שיש עדויות די חזקות לכך שההיגס אינו חלקיק מורכב השערה זו עדיין נבדקת.

כיצד הדבר נעשה מהבחינה הטכנית?
קרומוביץ': "בגלל שהחלקיקים מאוד כבדים אנחנו צריכים הרבה אנרגיה כדי לייצר אותם. אנחנו גורמים להתנגשויות של הפרוטונים על מנת לייצר את החלקיקים הכבדים הללו. כמו כל דבר בפיסיקה קוונטית יש סיכוי מסוים לייצר חלקיקים כאלה, אבל יש סיכון שברוב המקרים הם לא יווצרו. צריך לבצע הרבה התנגשויות כדי שבחלק קטן מהמקרים ייוצרו חלקיקים כאלה. במתקן אטלס אנו מצלמים כל התנגשות כזו, אוספים את הנתונים ומנתחים אותם במטרה לבדוק האם נוצרו חלקיקים שמעניינים אותנו. בנוסף, אנו חייבים לבחון מקרים רבים של יצירת כל סוג של חלקיק כדי שנדע בוודאות שלא מדובר בתנודה סטטיסטית. המאיץ מייצר 20 מיליון התנגשויות לשניה, אך רק חלק קטן מהן עשויה להיות מעניינת. אנו מפעילים מנגנון הבודק במהירות את הנתונים מההתנגשות ואשר דואג לשמור במערכת המיחשוב שלנו רק כמה מאות התנגשויות לשניה. ניתן לחשוב על אטלס כעל מצלמה דיגיטלית שמספקת לנו נקודות במרחב, ואנו צריכים לקשר את כל הנקודות הללו למסלולים כדי לשחזר מהם את החלקיקים. השלב הבא הוא ניתוח של הנתונים הללו שמאפשר לנו בסופו של דבר לאתר בין כל הכמות האדירה הזו תופעות נדירות – חלקיקים שנוצרים בתדירות של פחות מאחד לטריליון."

האם אתם לא נתקלים במגבלות הפיסיקליות של ביצועי המאיץ?
"אנחנו מנסים לנתח כל מה שהניסוי מאפשר לנו לקבל כרגע. יש לנו מגבלה באנרגיה של המאיץ ובכמות הסטטיסטית של נתונים שאנחנו יכולים לאסוף. אנחנו מנתחים את הנתונים ואחר כך אנחנו מסיקים מסקנה שמאפשרת לנו לפסול תיאוריות חלופיות שאילו היו מתקיימות היו צריכות להתגלות באנרגיות אלה, וכך אנחנו מצמצמים את הטווח. העניין הוא שלאחר פסילת תיאוריה באים המדענים התיאורטיקנים שניסחו אותה ומבצעים בה שינויים שיאפשרו לה עדיין לחיות, למרות מצב הגסיסה שלה."

"בנוסף לעבודתי כפיסיקאי, אני גם שותף בתכנון השידרוג הבא של המאיץ, שכולל בניית גלאי חדש ולכן אני חייב להיות נוכח במקום. מה שמיוחד במקצוע הזה, הוא שהמרחב שאנו עוסקים בו מאוד רחב, תמיד יש טווח רחב של דברים שכל אחד עוסק בו וזו פריבילגיה שאפשר לעסוק בכל התחומים הללו. יום אחד אתה במעבדה מפתח אב טיפוס של גלאי, יום אחר אתה משתף פעולה עם הרבה אנשים בפרויקטים שלהם, יום אחר אתה מחבר כבלים בניסוי, יום אחר אתה יושב לכתוב ניתוח נתונים."

האם שידרוג המאיץ יאפשר למצוא פיסיקה חדשה?

קרומוביץ': "הטבע לא חייב לתת לנו פיסיקה חדשה בדיוק בניסוי הבא. אני לא חותם על זה שנוציא משהו. גם להיגס היו עדויות עקיפות למסה בטווח מסוים אבל עד שלא מצאנו אותו לא היינו בטוחים שנמצא. התהליך של ניתוח הנתונים – הוא ניסוי בסמיות כפולה. כדי לא לשחד את עצמנו אנחנו מתכננים את הנתונים בסימולציה, אחרי כן אנחנו מבקשים את אישורן של שותפות CERN, ורק אז פותחים את נתוני האמת. הרצה אורכת מספר שעות שבמהלכן אנו במתח לדעת האם התגלתה פיסיקה חדשה. רוב הזמן לא מגלים כלום אבל אם מדי פעם מתגלה תופעה חדשה. זו הרגשה מדהימה להיות שם בנקודת הזמן הזו."

האם חייבים להיות כאן או שאפשר לבצע את העבודה מהטכניון או מדיוק?
"יש משמעות רבה לנוכחות במקום בגלל שהרבה פיסיקה מתרחשת בקפיטריה, אתה יושב עם מישהו ויכול להעלות רעיונות. האינטראקציה הספונטנית היא מאוד משמעותית לפיסיקה, עם כל עידן האינטרנט. אמנם עובדים בצוות מאוד מבוזר אבל עדיין עם כל זה אין תחליף לפגישות הבלתי רשמיות שעשויות להוליד נושאים מעניינים למחקר."

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן