# מאיץ ההדרונים הגדול עומד להתחיל עולם חדש של פיסיקת חלקיקים

> שדה פיסיקת החלקיקים עומד להכנס לשדה בלתי נודע עם התנעתו של מאיץ מאסיבי חדש – מאיץ ההדרונים הגדול LCH בז'נבה הקיץ. ב-10 בספטמבר ינסו מדעני LHC לשדר את קרן הפרוטונים הראשונה שתאיץ סביב מנהרת המאיץ ה-LHC אמור להעמיד בניסוי תיאוריות הנמצאות בויכוח ביניהם, לאחר שיספק בוננזה של נתונים ניסיוניים בשנים הבאות. פריצת הדרך הפוטנציאלית עשויה לכלול הסבר לגורם המספק את מרבית המסה ביקום. אפשרויות אקזוטיות יותר כוללות עדויות לכוחות טבע…

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/large-hadron-collider-set-to-unveil-a-new-world-of-particle-physics-0209081
- Author: אבי בליזובסקי
- Published: 2008-09-02T00:04:17+03:00
- Modified: 2008-09-08T22:54:08+03:00
- Sections: פיזיקה קוונטית
- Topics: CERN, LHC, אטלס, מאיץ חלקיקים, סרן, פיסיקת חלקיקים

## Article

שדה פיסיקת החלקיקים עומד להכנס לשדה בלתי נודע עם התנעתו של מאיץ מאסיבי חדש – מאיץ ההדרונים הגדול LCH בז'נבה הקיץ. ב-10 בספטמבר ינסו מדעני LHC לשדר את קרן הפרוטונים הראשונה שתאיץ סביב מנהרת המאיץ ה-LHC אמור להעמיד בניסוי תיאוריות הנמצאות בויכוח ביניהם, לאחר שיספק בוננזה של נתונים ניסיוניים בשנים הבאות. פריצת הדרך הפוטנציאלית עשויה לכלול הסבר לגורם המספק את מרבית המסה ביקום. אפשרויות אקזוטיות יותר כוללות עדויות לכוחות טבע חודשים או ממדים חבויים בחלל ובזמן. [עכשיו זה סופי: מאיץ החלקיקים החדש בטוח לשימוש](https://www.hayadan.org.il/lhc-switch-on-fears-are-completely-unfounded-0709081/) "LHC היא מכונת תגליות. איננו יודעים מה נמצא" אומר אברהם זיידן, פרופסור לפיסיקה ומנהל מכון סנטה קרוז לפיסיקת חלקיקים באוניברסיטת קליפורניה בסנטה קרוז. המכון נמנה על קבוצת המוסדות הראשונית המובילות את השתתפות ארה"ב ב-LHC. כמעט מחצית מקהילת פיסיקאי החלקיקים הנסיניים ממקדת את האנרגיה שלהם בגלאי אטלס ו-CMS, שני הגלאים הגדולים מתוך ארבעה המפוזרים לאורך מנהרת ה-LHC. חוקרי מכון סנטה קרוז עובדים בפרויקט אטלס מאז 1994. מדובר בצוות אחד מצוותים רבים של פיסיקאים ואסטרופיסיקאים מכל רחבי העולם ואשר פיתחו בסנטה קרוז במשך 20 שנה טכנולוגיות מתוכחמות למעקב אחר חלקיקים תת אטומיים עתירי אנרגיה. קנה המידה של ה-LHC הוא ענק בכל קנה מידה – גודלו הפיזי, האנרגיות שהוא ישיג, וכמות הנתונים שהוא ייצר, וכן בעוצמתו של שיתוף הפעולה הבינלאומי שמעורב בתכנונו, בנייתו ותפעולו. בספטמבר קרני פרוטונים עתירי אנרגיה יחלו להקיף במנהרכ שאורכה 27 קילומטרים השוכנת 100 מטרים מתחת לפני השטח ב-CERN – המעבדה האירופית לפיסיקת חלקיקים שמרכזה בז'נבה שבשווייץ. לאחר תקופת ניסויים, הקרניים יחצו מסלולים בתוך הגלאים ויתרחשו ההתנגשויות הראשונות. עוד לפני העלאת המדרגה לאנרגיה המקסימלית בתחילת 2009, יואצו הפרוטונים במאיץ שבז'נבה באנרגיות גבוהות יותר מאשר בכל מאיץ קודם. הרסיסים מההתנגשויות הללו – ממטרים של חלקיקים תת אטומיים שהגלאים יעקבו אחריהם ויתעדו אותם – יספקו תוצאות שיכולות לשנות באופן קיצוני את הבנתנו על העולם הפיזי. בהרצאה בפני האגודה הפיסיקאלית האמריקנית סקר זיידן את תוכנית המחקר של ה-LHC, לרבות לוח זמנים משוער להגעה לאבני דרך עיקריות. אחד מאבני הדרך שמצפים להם היא לדוגמה גילויו של בוזון היגס, חלקיק היפוטתי שימלא את החלל הגדול במודל הסטנדרטי של פיסיקת החלקיקים המספק מסה לחלקיקי היסוד. לדעת זיידן, סביר להניח שיתגלה בשנת 2010. אך אין כמובן כל ערבות לכך שחלקיק זה אכן קיים או שאולי הטבע מצא לעצמו דרך אחרת ליצור מסה. "אני מקווה שנמצא משהו בלתי צפוי שעושה את העבודה עבור ההיגס" אמר זיידן. מהבחינה הטכנית, בוזון היגס הוא בגדר הנחה שנועדה להסביר תכונה של אינטראקציה בין חלקיקים המוכרת כשבירת הסימטריה האלקטרו-חלשה ושה-LHC מבטיח להסביר את התופעה, לפי הפיסיקאי התיאורטיקן הווארד האבר. "אנו מתווכחים על כך כבר 30 שנה, ובדרך זו או אחרת ה-LHC יספר לנו כיצד מופיעה תופעת שבירת הסימטריה האלקטרו-חלשה. תהיה זו התקדמות בסיסית" אמר האבר, פרופסור לפיסיקה ב-UCSC. האבר ותיאורטיקנים אחרים בילו שנים בהדמיית הגרסאות השונות של הטבע, וחקרו את השלכותיהם, ותיארו במפורט מה יהיו העדויות שעלינו לחפש בין הנתונים שיפיק הניסוי ב-LHC. לא יהיה קל למצוא את בוזון היגס. ה-LHC יצטרך לייצר חלקיקים אלה בכמות נכבדה (אם הם קיימים), אך מרביתם לא ישאירו חותם ניכר בגלאים. "מדובר במשחק קשה. ניתן לבצע אותו רק באמצעות ניתוחים סטטיסטיים מכיוון שיש תהליכים מוכרים נוספים שיכולים לחקות את האות של בוזון היגס" אמר האבר. העדויות גם עשויות לתמוך בתיאוריה חשובה אחרת – שאולי אפילו יתגלו קודם לכן. בדרכים רבות סופר סימטריה היא אפשרות מעניינת יותר מאשר בוזון ההיגס, כך לפחות טוען התיאורטיקן מייקל דין, פרופ' לפיסיקה ב-UCSC. לכשעצמו, בוזון היגס הוא חלקיק די חידתי, כך שנוצרו גרסאות רבות לסוגים מסוימים של פיסיקה חדשה הנמצאת מעבר למודל הסטנדרטי. סופר סימטריה הסתדרה יפה עם כל מה שאנחנו יודעים עד כה, אמר דין. בנוסף לכוח המשיכה שכבר יש לה, הסופר סימטריה חוזה את נוכחותם של חלקיקים שיכולים לשמש מועמדים טובים להרכבת החומר האפל. האסטרונומים גילו עד כה את החומר האפל באמצעות ההשפעה הכבידתית שלו על כוכבים וגלקסיות, אך הם אינם יודעים מהו. חלקיקים שנצפו בידי הסופ רסימטריה שעשויים להימנות על החומר האפל ינתנו לזיהוי בידי ה-LHC כבר ב-2009. אמר זיידן. "בתחילה נצטרך לחפש אחד דברים שאנו מכירים מהמודל הסטנדרטי כדי להבטיח שהכל עובד כשורה. בתחילת 2009 נוכל להתחיל לחפש אחר דברים חדשים כגון הסופר סימטריה. אמר בגלאי אטלס המאסיבי שאורכו 45 מטרים וגובהו 25 מטרים מעורבים כ-2,000 פיסיקאים מ-166 מכוני מחקר מכל רחבי העולם. הצוות של זיידן והמכון שבראשו הוא עומד היו אחראים לפיתוח חיישני הסיליקון והאלקטרוניקה לגלאי הפנימי של החיישן, המודד את מהירות החלקיקים הטעונים כשהם מגיעים לראשונה מאתר ההתנגשות (לעומת הישראלים השותפים דווקא לגלאי המיואונים – הגלאי האחרון בסדרה). זיידן מוביל כעת את המאמץ האמריקני לפתח שידרוג גדול לאטלס. הגלאי הנוכחי מתוכנן לשמש בתפקידו עשר שנים לפחות, והשידרוג ישולב בהגדלה המתוכננת בעוצמת קרני הפרוטונים ב-LHC שיהפוך אז לסופר LHC. "פרויקטים גדולים אורכים זמן רב ולכן צריך להתחיל מוקדם" הוסיף. בינתיים, תפעול וניסוי גלאי אטלס במתכונותו הנוכחית החל כבר בסרן, אומר אלכסנדר גרילו, פיסקאי חוקר העובד על הפרויקט מתחילתו. "התחלנו לפעול ולחפש חלקיקי קרנים קוסמיות" אמר. "הטבע מספק לנו את הקרנים הקוסמיות הללו בחינם, וגם אותם נוכל לראות כאשר המכשירים יידלקו, לפיכך הם מאפשרים לנו לבדוק היבטים מסוימים של הגלאי, אך אנו כבר מתרגשים ומצפים לראות תוצאות של התנגשויות מהמכונה." אטלס ושאר גלאי ה-LHC מתוכננים לפעול באמצעות טריגרים – מערכות המורות להם להתעלם ממרבית האותות ולתעד רק את האירועים שיש סבירות כלשהי שיתנו תוצאות מעניינות. מתוך מאות מיליוני ההתנגשויות שיתרחשו בכל שניה בגלאי, רק 100 המבטיחים ביותר יבחרו ויתועדו במערכת המיחשוב המרכזית של ה-LHC. "נצטרך לזרוק כמות אדירה של נתונים ולכן אנחנו חייבים לוודא שהטריגרים הללו יעבדו נכון" אמר זיידן. [ביקור במאיץ ושיחה עם החוקרים הישראליים](https://www.hayadan.org.il/visiting-atlas-at-cern-2107080/)