סיקור מקיף

כל מה שרציתם לדעת על מאיץ החלקיקים החדש בז'נבה LHC

סיינטיפיק אמריקן פירסמה במסגרת כתבת השער שעסקה במאיץ החלקיקים הגדול הפותח את שערב בז'נבה מבחר פרטי טריוויה

הרכבת גלאי CMS באתר ה-LHC ב-CERN. מתוך ויקיפדיה
הרכבת גלאי CMS באתר ה-LHC ב-CERN. מתוך ויקיפדיה

מושגי מפתח

בניית מאיץ ההדרונים הגדול (LHC), הניסוי הגדול והמסובך ביותר שידעה פיסיקת החלקיקים מעודה, קרובה להשלמה, ועל פי לוח הזמנים צפוי המאיץ להתחיל לפעול ב-2008.

ה-LHC יאיץ צרורות פרוטונים לאנרגיות הגבוהות ביותר שחוללה מכונה אי פעם, יגרום להם להתנגש ראש בראש 30 מיליון פעמים בשנייה, כשכל התנגשות והתנגשות תפלוט אלפי חלקיקים במהירות קרובה למהירות האור.

הפיסיקאים מצפים שה-LHC יביא בכנפיו עידן חדש של פיסיקת חלקיקים, שבו תעלומות גדולות באשר להרכב החומר והאנרגיה ביקום יבואו על פתרונן.

שיפוע!

מנהרת ה-LHC עומדת בשיפוע של 1.4% ביחס לאופק, כדי שכמה שיותר ממנה יהיה בתוך סלע מוצק. היא חצובה בעומק של כ-50 מטרים בכיוון אגם ז'נבה, ובעומק של 175 מטרים בצד השני.

מופעי הירח

כשהירח מלא, ב"שיא הגאות" מתרוממת האדמה על יד ז'נבה ב-25 סנטימטרים, ההיקף של ה-LHC גדל במילימטר אחד ואנרגיית האלומה משתנה ב-0.02%. הנסיינים חייבים להתחשב באפקט הזה מפני שהם חייבים לדעת מהי אנרגיית האלומה בדיוק של 0.002%.

המתומן

מנהרת ה-LHC היא בעצם מתומן, בעל שמונה קשתות המחוברות בשמונה גזרות קצרות וישרות שבהן שוכנים ארבעת הניסויים וכן מתקנים הקשורים לבקרת האלומה.

"טבעת אחת למשול בכולן"

מאיץ ההדרונים הגדול משלב בתוכו סוסי עבודה זקנים ונאמנים ומפלצות ענק פורצות דרך. המאיצים בני עשר השנים, הכוללים את סינכרוטרון הפרוטונים ואת סופר סינכרוטרון הפרוטונים, מביאים את הפרוטונים ל-99.99975% ממהירות האור. ה-LHC מקפיץ את אנרגיית הפרוטונים כמעט פי 16 ל-99.9999991% וגורם להם להתנגש 30 מיליון פעמים בשנייה במשך עד עשר שעות. ארבעת הניסויים הגדולים מייצרים יותר מ-100 טרה-בייט של נתוני התנגשות לשנייה.

1 מאיץ ה-LHC

כ-7,000 מגנטים מוליכי-על מנווטים את אלומות הפרוטונים סביב למנהרה שנחפרה עבור מאיץ התנגשויות האלקטרון-פוזיטרון הגדול (LEP) ב-1989 וממקדים אותן לעובי שערה.

2 CMS

סילונית המואונים הקומפקטית (Compact Muon Solenoid) היא אחד מתוך שני הגלאים הרב-תכליתיים הגדולים שיובילו את החיפוש אחר חלקיקים כגון ההיגס ושאר תופעות חדשות. לגלאי יש צורת גליל שחלקו המרכזי מורכב מחמישה גלגלים, כמו זה שרואים בתמונה, ויש בו גם גלגלים בצדו הקדמי והאחורי.

3 LHCb

הגלאי הזה מחפש קוורקים ואנטי-קוורקים "תחתונים" (bottom quarks, המכונים גם beauty quarks), במטרה לפענח את תעלומת היעדרו של האנטי-חומר ביקום. הגלאי מנטר רק צד אחד של נקודת ההתנגשות שלו.

4 ATLAS

מתקן טורואידי ל-LHC (A Toroidal LHC Apparatus) הוא הגלאי הרב-תכליתי השני, הוא בעל תכנון ייחודי המבוסס על מגנטים טורואידיים (דמויי כעך) במקום הסילונית הרגילה. ה"גלגלים הגדולים" מזהים חלקיקי מפתח המכונים מואונים.

5 ALICE

ניסוי מאיץ היונים הגדול (A Large Ion Collider Experiment) חוקר התנגשויות של יוני עופרת (Pb) היוצרות כדורי אש בראשיתיים הקרויים פלזמת קוורק-גלואון. הוא גם חוקר את התנגשויות הפרוטון-פרוטון כנקודת ייחוס.

הכינו את הדרכונים

פרויקט ה-LHC הוא בין-לאומי בכל מובן. מעורבים בו מדענים וקרנות מעשרות מדינות, ובכללן 20 מדינות אירופה החברות ב-CERN, שש מדינות משקיפות כגון ארה"ב, יפן ורוסיה, ומדינות נוספות כגון קנדה סין וישראל.

יותר מדי מידע

כשמתרחשות עד 20 התנגשויות בהפרשי זמן של 25 ננו-שניות במרכז כל גלאי, ה-LHC מייצר יותר נתונים מכדי שיהיה אפשר לשמור. מערכות המכונות מערכות מאורע מלקטות את השבריר הזעיר של הנתונים בעלי המאפיינים המבטיחים ומשליכות את השאר. סריג מחשבים עולמי (grid) מספק לאלפי חוקרים ברחבי העולם גישה לנתונים המאוחסנים ואת כוח העיבוד לשם ניתוחם.

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

40 תגובות

  1. יאללה… היום זה היה וזה כלום עוד כמה זמן שנים בערך אולי יהיה עוד יקום,וזה די דפוק להאנ האמת זה דבילי היינ בכיתה ולא הרגשנו כלום סתם עוד המצעת מסה מוזרה של הפיזיקה…

  2. זה כבר קרה .. ואף אחד לא מת !! זה היה בסך הכל רק ניסוי קטןן , זה קצת דפוק שאני מגיבה פה וזה כי אני מאוד קטנה בשביל הנושא בסך הכל רק בת 11 אבל זה מאוד מעניין אותי ..
    לכל מי שפוחד
    הצעה : לא כדי לכם לפחד זה כלוום גמאני פחדתי אבל זה כלוםם ואני גם ככה לא מבינה למה עשו את זה עזבוו זה שטויות ….

  3. מיכל
    המדידה איננה יוצרת חור שחור שבולע את כל המידע. מדובר במדידות רבות כל אחת יוצרת מסלול יחודי וזה מה שרוצים לראות. דווקא התכונה הזאת עליה שאלת מאפשרת חופש רב יותר לחדור לעומק סודות הטבע.

  4. יש לי שאלה…
    לפי תורת הקוונטים, עצם המדידה משפיעה על תוצאות הניסוי.
    אם כך, כיצד יוכלו החוקרים לשחזר מה שבאמת אירע אם בפועל מתבצעת מדידה שגורמת לשינוי של הניסוי?

  5. חייבים לעצור את זה, מאיפה הם יודעים עם אנחנו נמות או לא?!
    מה יותר חשוב? לגלות איך כדור הארץ נוצר? או להרוס את כל מה שכדור הארץ יצר!?
    בכול מקרה חבורה של סתוומים אחד אחד שיעצרו את זה!
    אח"כ אנחנו ניסבול מזה!

  6. אוי באמת!!!!
    ביום רביעי אנחנו הולכים למות!!!!

    מה אכפת לי מירח מלא או לא????????

  7. למיכאל… רד מהעץ כי רק קופים יושבים שם ותלמד לקרוא ולא להתלהם..
    שים לב :

    התגובה של רמי..
    אין משמעות לירח "מלא" או" חסר" זהו רק החזר האור!
    נוכחות הירח בזנית היא המשמעותית כמובן ש
    –> עם השמש מאחור ההשפעה גדולה יותר

    ושנייה אחרי
    כתבת את מה שהוא כתב בניסוח מתפלצן..
    ועוד הוספת : "רצוי לא לדבר על דברים שלא מבינים!"

    בקיצור יצאת חומוס

  8. צפורה..ועופרה..
    לענייננו..יש כאן,מוחות מפותחים..סקרנים..ולמדנים..
    שווה להמשיך ולעקוב..
    מרתק..אינני רוצה להפריע להם..
    נראה איך זה מתפתח..בהמשך…
    אגב,בדקתי את הזיקות בהיבטים נוספים,יש סינכרון הקשרי מעניין…
    יוסי..מסתבר,שלא אבוד עם החברה..והדור הנחמד.. יש תקווה..

  9. נקודה:
    אני מקווה שהתכוונת לנגזרת הראשונה כי אין לזה כל קשר לשניה.
    בכלל – הקישור לנגזרות עשוי להרתיע אנשים מן הניסיון להבין את הנושא – ניסיון שניתן להצליח בו גם ללא היכרות עם מושג הנגזרת.
    לא קראתי את הטקסט בוויקיפדיה בעיון כי אני מכיר את הנושא אבל הצעתי למי שאינו מבין את התופעה לאחר הקריאה בוויקיפדיה – שיציין זאת ואז אסביר לו בצורה תמציתית ומדוייקת.

    גרובר:
    הגבת בדיון הלא נכון.
    יש דיונים על הניסוי עצמו ובהם נידונה השאלה בהרחבה.

  10. האם אין הניסוי הזה עלול לגרום להיווצרות חור שחור שיספיק להריסת כדוה"א?

  11. הגאות אינה בגלל משיכת הירח(שזה מה שחושב האזרח הפשוט), אלא בגלל הנגזרת השניה של משיכת הירח. זו לא תופעה אינטאיטיבית לאזרח הפשוט. וכל הויכוח כאן הוא ויכוח סרק.

  12. א. בן-נר:
    מסתבר שיש בוויקיפדיה חומר מלא יותר ביחס לגאות על כדור הארץ.
    אתה מוזמן לקרוא כאן:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Tide
    לטעמי, גם בטקסט זה לא ניתן התיאור בצורה שמאפשרת הבנה מעמיקה ולכן הצעתי בעינה עומדת.

  13. א. בן נר:
    קודם כל ביחס לרמי:
    הוא טעה בגדול אבל טעותו אחרת משלך. הוא הכיר בקיומן של גאויות גדולות יותר אבל לא שם לב לכך שאופן התאורה של הירח נמצא בקשר הדוק עם הסיבה להן.
    מדבריך ניכר שאינך מבין את תופעת הגיאות באופן מעמיק.
    לא ניתן (אבל ממש לא ניתן!) לחשב את כוח הגיאות שיוצרת השמש מבלי לדעת את מסתה. אני, למשל, קרוב אליך הרבה יותר מן השמש ואפילו הרבה יותר קרוב מן הירח אבל אינני מפעיל עליך כל כוחות גיאות שניתנים למדידה.
    אתה מוזמן לקרוא קצת על כוחות הגיאות בוויקיפדיה:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_forces
    אם תרגיש שעדיין אינך מבין בדיוק מה קורא, אמור לי ואנסה לנסח הסבר אינטואיטיבי יותר (צריך להיות לי איזה טקסט ששלחתי בנושא לעיתון גליליאו).

  14. למיכאל
    לדעתי מסת השמש אינה משנה את החישוב כוחות הגאות שבהשפעת השמש. לכל היותר יש לחשב את השינוי במסת השמש בכל סיבוב של כדה"א סביב צירו כיוון שהשינוי במסת השמש יוצר את ההפרש שבין כוח המשיכה שלה היום לבין כוח המשיכה שלה מחר. גם כדבריך השינוי במיקום כדה"א במסלולו סביב השמש עשוי להשפיע על כוח המשיכה
    ואכן שינוי מיקום כדה"א נובע ממהירות תנועתו במסלולו. ואולם אם נזניח את השינויים הנ"ל, במסת השמש ובמיקומו של כדה"א במסלולו,מתוך הנחה שהם קטנים עד כדי זניחים (שינוי מסת השמש ביחס למסת השמש ושינוי מיקום כדה"א בנתיבו ביחס לאורך מסלולו סביב השמש), הרי שמסת השמש ומהירות כדה"א אינם משפיעים (בס.ג. ראשון)על כוחות הגאות. אלה נובעים
    בעיקר מסיבוב כדה"א סביב צירו.

  15. למיכאל
    קראתי שנית את תגובתו של רמי ואינני מוצא, למיטב הבנתי, שהוא טעה בגדול. הוא בס"ה הזניח את השפעת השמש על כוחות הגאות. כפי שכתבתי בתגובתי הקודמת, השפעת השמש ביחס להשפעת הירח קטנה בכ-4 סדרי גודל (מקווה שלא טעיתי בחישוב).
    לעומת זאת גם טענתך בסוגיה זו אינה שגויה מכיוון שהיא כן לוקחת בחשבון
    את השפעת השמש על כוחות הגאות.(על אף שהיא זניחה ביחס).
    יחד עם זאת, מניסיוני המועט בחיים, למדתי שפיסיקאים אוהבים להזניח את מה שהשפעתו זניחה. כך ניתן להתמקד בגורמים העיקריים.
    ועוד לא הבאנו בחשבון את השפעת מסת הגלקסיה על הגאות והשפל…..

  16. א. בן-נר:
    אין לי כוח.חשק לעשות את כל החישוב כרגע אבל ברור שבחישוביך חסרה התיחסות לשני נתונים (קשורים זה בזה) שהם רלבנטים לבעיה:
    האחד הוא מסת השמש והשני הוא מהירות תנועת כדור הארץ סביבה.

  17. למיכאל.
    בקשר לתגובתך בסוגיית השפעת הירח והשמש על כוחות הגאות.
    בחישוב סכמטי מהיר שערכתי מצאתי כי היחס בין מימדי כדה"א (קוטר) למרחקו מהשמש הינו כ- 1 חלקי 100,000. דהיינו, מכיוון שכח הכובד מתכונתי הפוך לריבוע המרחק, הרי שכוחות הגאות בהשפעת השמש בגין סיבוב כדה"א סביב צירו הינם מס.ג. של 1 חלקי 10 מיליארד (1 חלקי עשר בחזקת עשר). לעומת זאת היחס בין מימדי כדה"א למרחקו מהירח הינו בס.ג. של 1 חלקי 1000. דהיינו כוחות הגאות בהשפעת הירח בגין סיבוב כדה"א סביב צירו הינם מס.ג. של 1 חלקי מיליון.(1 חלקי עשר בחזקת שש). ז"א שכוחות הגאות בהשפעת הירח גדולים פי 10,000 מכוחות הגאות בהשפעת השמש. משמעות הדבר הינה למשל שאם אמפליטודת הגאות בהשפעת הירח בז'נבה הינה כ- 250 מ"מ הרי שהשפעת השמש על הגאות בז'נבה היא רק כ- 2,5 אלפיות המילימטר.

  18. א. בן נר:
    אולי אפתיע אותך אבל לא הפתעת אותי 🙂
    הגבתי כפי שהגבתי מפני שרמי לא שאל או ביקש הבהרה אלא ניסה ללמד

  19. למיכאל
    אולי אני אפתיע אותך (אני מקווה שלא) אבל לידיעתך, רוב הכותבים בפורום
    התגובות (אם כי וודאי לא כולם) אינם מומחים. חלק ממטרת הפורום היא, להבנתי, לשפר, במידה כזו או אחרת,את ידיעות הבילתי מומחיים בעזרתם הנדיבה של אחרים, ויתכן שאתה בינהם, שידיעותיהם והשכלתם מרובה ביחס.
    על כל פנים, למפעילי האתר והכותבים ובראשם אבי בליזובסקי – תודת אמת, תחזקנה ידיכם.

  20. חברים, 25 ס"מ אמפליטודת הגאות היבשתית ? זו לא טעות?
    נראה לי קצת הרבה מידי. ואולי כבר מזמן מדי לא יצאתי מהמשרד לראות את המימדים הריאליים של כדה"א ?

  21. רמי:
    כשהירח מלא או ריק פירוש הדבר הוא שהשמש, כדור הארץ והירח, הכי קרובים להימצאות על קו ישר אחד וכך כוחות המשירה של הגופים השונים כמו גם הכוחות הצנטריפוגלים "משתפים פעולה" יותר מבכל מצב אחר.
    רצוי לא לדבר על דברים שלא מבינים!

  22. שלום
    אין משמעות לירח "מלא" או" חסר" זהו רק החזר האור!
    נוכחות הירח בזנית היא המשמעותית כמובן שעם השמש מאחור ההשפעה גדולה יותר,
    תודה רמי

  23. הגיאות המכסימלית מתרחשת בשני המצבים – גם כשהירח מלא וגם כשהוא ריק

  24. הגאות המקסימאלית לא אמורה להיות דווקא כשהשמש והירח באותו צד, כלומר כשהירח דוקא בתחילת החודש?
    במאמר כתוב להיפך, שהגאות המקסימלית היא דוקא כשהירח מלא.

    סבדרמיש יהודה

  25. מדהים. כבר קשה לחכות לתוצאות. יש לי הרגשה ששנה אחת אחרי ההפעלה של המאיץ, סיינס ונייצ'ר כבר יתגאו בכותרות מרשימות על התוצאות.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן