בשנים האחרונות זולגות ידיעות על מאיצים עתידיים שיחליפו את המאיץ ההדרוני הגדול בז’נבה. האם CERN תצליח לבנות מאיץ מעגלי בהיקף של 100 ק”מ או שהסינים יעקפו אותה בלי למצמץ? והשאלה המתבקשת – איפה האמריקאים?
המאיץ ההדרוני הגדול (ה- LHC) שמופעל תחת הארגון האירופאי לחקר גרעין, או בשמו הידוע CERN, מתחיל להראות סימני הזדקנות. על פי התוכנית העדכנית, המאיץ נמצא בסיומה של הפעימה השנייה ובקרוב הוא יכנס לסבב שיפוצים ושדרוגים לקראת הפעימה שלישית. כפי שסרן פירסמה בעבר, המאיץ צפוי לייצר מאורעות לעוד 20 שנה ולהמשיך לעוד מספר פעימות, אבל בקנה מידה של סרן, 20 שנה יחלפו במהרה וחייבים להתחיל לסרטט את העתיד. כדי לענות על שאלות יסודיות יותר, פיזיקאים חייבים לערוך ניסויים בסקאלות אנרגיה גבוהות יותר וכדי שהטבע ישיב בתשובות עליהם לשלם באנרגיה ובתכנון מאיצים עצומים. כשבונים מאיצים בד”כ שואלים את השאלה, אילו תופעות נרצה לראות? או יותר נכון אילו מאורעות (שרשרת התפרקויות) המדענים סקרנים למדוד? אם נשים לרגע את השאלה החשובה הזו בצד, אין ספק שהאנרגיה משחקת תפקיד משמעותי.
בחודש הקרוב CERN תציע לאיחוד האירופאי מאיץ חדש הידוע בכינויו ה- future circular collider) FCC ) בהיקף שיכול לנוע בין 80 ק”מ עד 100 ק”מ להאצת הדרונים לאנרגיות של 100 TeV (להבדיל מהמאיץ הנוכחי שהיקפו 27 ק”מ ומפיק אנרגיה סביב ה- 13 TeV ). כמובן שתקציב למאיץ כזה יהיה עצום והאתגרים הטכנולוגיים גדולים גם כן – ממגנטים עצומים, דרך קירור מאסיבי, מבקרת קרינה ועד לקוהרנטיות הקרן. אלו אתגרים שכבר החוקרים התמודדו בעבר אבל עכשיו מדובר בקנה מידה גדול יותר. כמובן שגם אם התוכנית תאושר, סביר להניח שיעברו עשרות שנים עד שהמאיץ יתחיל לפעול.
https://www.youtube.com/watch?v=DaGJ2deZ-54
במקביל לאירופאים, הסינים מתכננים לבנות גם כן מאיץ בהיקף של 100 ק”מ ובמחצית העלות. המאיץ הסיני ( CEPC circular electron positron collider – האצת אלקטרונים ופוזיטרונים ) תוכנן להפגיז אלקטרונים ואנטי אלקטרונים (פוזיטרונים) כדי לחקור בדיוק גבוה יותר את חלקיק ההיגס. להבדיל מהפגזת פרוטונים, הפגזת אלקטרונים ופוזיטרונים מאפשרת לכייל את המאיץ לסקאלות אנרגיה מדויקות ולמדוד ביתר קלות את מסות החלקיקים והכוחות הפועלים עליהם. לפעמים החוקרים מעוניינים ליצור מגוון רחב של מאורעות (שרשרת התפרקויות) ולכן מעדיפים להפגיז פרוטונים אחד בשני. כדי שמאיץ יעבור שדרוג להאצת פרוטונים הסינים ציינו שהעלות תצטרך לגדול משמעותית. אם כל התוכניות הסיניות יתממשו, סביר להניח שכבר ב-2030 נראה מאיץ אימתני שמתחרה ב-CERN ושימשוך אליו את הקהילה המדעית בעולם. בשנים האחרונות הסינים משקיעים כספים רבים בבניית מאיצים בגדלים שונים ולשימושים מגוונים (מאיצים לצורך ייצור חומרים, מחקר רפואי, שדרוגים כימיים, מחקר בביולוגיה ובמדעי הסביבה).
ומה עם האמריקאים? אפשר לומר שהם עדיין נותרו מאחור. שיקולים פוליטיים תמיד הניעו את האמריקאים להזניח או לדחוף פרויקטים עצומים ולמרבה הצער פיזיקת החלקיקים נשארה לרוב בצד. גם היום מחלוקות פוליטיות בין הסינים והאמריקאים מקשים על חוקרים לערוך שיתופי פעולה מחקריים ולבקר עמיתים בכנסים על שטחי אדמות אלו. לפחות היום CERN לא תהיה התאגיד המרכזי בחקר החלקיקים ובעתיד הקרוב הסינים יצטרפו לתחרות. נקודה מעניינת ולא פחות חשובה היא שובם של המאיצים הלינאריים במספר מדינות אך על אלו ארחיב בכתבות הבאות.
לקריאה נוספת: המאמר של נייצ’ר על המאיץ הסיני , על FCC באתר של CERN, עוד על ה-FCC
3 תגובות
המדע מתפתח? המאיצים הללו אינם שונים מהותית מהניסיון לחבוט שתי אבנים זו בזו בכוח על מנת לראות איזו מהן תתפרק ולאילו חתיכות…
האמריקאים ביטלו בנית מאיץ חלקיקים ענק באמצע הבניה כך שמרכז המחקרי עבר לאירופה,
https://en.wikipedia.org/wiki/Superconducting_Super_Collider
ברור שמה שהסינים רוצים זה למשוך אליהם את מיטב המדענים בעולם שישבו בסין
ארה”ב נהנתה באמצע המאה הקודמת מטובי המדענים האירופאים שברחו אליה עם כל הידע שלהם,
אם היא לא תשקיע מספיק היא תהפוך בתחומים האלו לשחקן צדדי,
זה לא רק התחום התאורטי אלה כל ההתקדמות הטכנולוגית שדרושה לבנית המאיץ שמקדמת את המדינה,
מערכות מחשוב חומרים מתקדמים וכו….
מה שלא ילך ב 13 TeV ילך ב 100 TeV. לפי אותו הגיון מה שלא ילך ב 100 TeV ילך 500 TeV, נניח, וכו’ – מה שלא הולך בכוח ילך בעוד יותר כוח, ובפראפרזה – “זה הולך כל הדרך למעלה ולמעלה”.
אז היכן הגבול העליון התאורטי – מבחינת התאוריה הפיסיקלית של המודל הסטנדרטי ומבחינת יכולת החישוב?
מכל מקום – ברור שיש גבול עליון מבחינת היכולת ההנדסית להפיק ולשלוט באנרגיות גבוהות. יהיה גבול למחקר המדעי הזה, שהוא בעיקרו נסיוני, פרי האמצעים והידע הטכנולוגי שיהיו מצויים וידועים בטווח של דור, שניים או שלושה, ובתפיסה הפראדיגמתית הקיימת של מודל סטאנדרטי, מודל שאינו נעדר פערים.
תפיסה זו הולכת ומסתמנת כיום כמדע פיסיקה די “פרימיטיבי”, למרות ההישגים העצומים בחשיפת ממצאים ורמת השכלול המדהימה שלו. – זאת, בדומה לתאוריות נסיוניות/תצפיתיות מסוימות בעבר, שהיו בסה”כ “פרימיטיביות” ברמה המושגית ובמתודולוגיה (למשל – התאוריה המשוכללת מאוד של טיכו ברהה) .
בשלב כלשהו, המאמץ המחקרי יצטרך לעבור מהפך פראדיגמתי, תוך יצירת אופק מושגי חדש ומזוקק. ההיסטוריה ידעה בעבר מהפכים כאלה, שיצרו בכל פעם מדע חדש ברמה המושגית והישגים ניבויים, ובמשך הזמן גם יישומים טכנולוגיים. בפרט, ההיסטוריה הקרובה ראתה מהפכים כאלה – בדמות התאוריה היחסותית (גם הפרטית, ובעיקר – המורחבת), ותאורית הקוואנטים.
נראה לי שהספקות המובעות במאמר לגבי חלקה של ארה”ב במאמץ המדעי, טעונים שיקול מחודש. התרבות שתגדל את הגאון הבודד, וביתר סבירות – את קבוצת הגאונים יוצאי הדופן – שיפיקו את המהפכה הפראדיגמתית, צריכה להיות יצירתית ועוצמתית במיוחד. ככלל – הקהיליה המדעית המערבית נראית דוגמתית. בפרט, התרבות האירופית נמצאת בתהליך איטי של ניוון ודעיכה יחסית בתחומים רבים, ותהיה לכך השפעה גם על התחום המדעי. התרבות הסינית, כתרבות סמכותנית – לא נראית יצירתית במיוחד. לכן – עם כל חסרונותיה של התרבות האמריקאית, היא נראית כמועמדת סבירה יותר. כפי שמציינת הכתבה, ארה”ב אינה משקיעה היום במחקר בתחום המאיצים הגדולים. אבל היא עדיין בעלת התשתיות המדעיות והכלכליות הטובות ביותר ומתנקזים אליה משאבי האנוש המדעיים המצוינים ביותר מכל העולם, ובנוסף – היא הוכיחה בעבר יכולת ממשלית מרשימה ויצירתית בייזום ומינוף פרויקטים מדעיים ייחודיים. עובדות אלה עשויות ליצור את התשתית לקפיצה הפראדיגמתית הבאה.