בואו לגלות את עמוד הכתבה החדש שלנו
 

טרם ביצעת אימות לכתובת הדוא"ל שלך. לאימות כתובת הדואל שלך  לחצו כאן

לקרוא ללא הגבלה, רק עם מינוי דיגיטלי בהארץ  

רשימת קריאה

רשימת הקריאה מאפשרת לך לשמור כתבות ולקרוא אותן במועד מאוחר יותר באתר,במובייל או באפליקציה.

לחיצה על כפתור "שמור", בתחילת הכתבה תוסיף את הכתבה לרשימת הקריאה שלך.
לחיצה על "הסר" תסיר את הכתבה מרשימת הקריאה.

המדענים בשווייץ כבר חושבים על המאיץ הבא

המרכז לחקר הגרעין על פרשת דרכים בין פיתוח המאיץ הקיים והעלאת האנרגיה של התנגשות החלקיקים, לבין בניית מאיץ חדש, שיפעיל חלקיקים מסוג אחר

תגובות

בתחילת שנות ה-80 עמלו מדענים ומהנדסים במרכז CERN האירופי לחקר הגרעין על בנייתו של מאיץ חלקיקים גדול ממדים בשם LEP, לאורך טבעת תת קרקעית באורך 27 קילומטר בקרבת ז'נווה. כבר ב-1984, חמש שנים לפני שהבנייה הושלמה, דיברו החוקרים על הקמת מאיץ חלקיקים חדש ועוצמתי בהרבה שיירש את מקומו של LEP במנהרה. 24 שנים מאוחר יותר הושלמה הקמת המאיץ )Large Hadron Collidor( LHC.

כיום, לפני ש-LHC הספיק לחשוף ולו תגלית משמעותית אחת, נדרשים מנהלי המאיץ להביט פעם נוספת שנים רבות קדימה ולתכנן את הדור הבא של הטכנולוגיות שיביאו לפריצות דרך בפיזיקת החלקיקים. במרוץ השליחים הזה, ההחלטות שיתקבלו היום יעצבו את אופי ותחום העבודה של אלפי פיזיקאים בעשורים הבאים.

מנכ"ל CERN רולף הויר סיפר השבוע ל"הארץ" כי האפשרויות המרכזיות העומדות כיום בפני מרכז המחקר האירופי הן בניית מאיץ חדש, הידוע כ-)Compact Linear Collidor( CLIC, שיפעיל חלקיקים מסוג אחר מאלו שנעים במנהרות המאיץ הנוכחי, או לחלופין העלאת האנרגיות של התנגשויות החלקיקים באופן משמעותי.

מטרתו המרכזית של מאיץ החלקיקים הגדול היא לחשוף חלקיקים חדשים למדע באמצעות התנגשויות עוצמתיות בין פרוטונים. רמת האנרגיה שבה מואצים החלקיקים מהווה מבחינה זו את המרכיב החשוב ביותר להצלחתו: ככל שההתנגשויות אנרגטיות יותר, כך יכולים להתגלות חלקיקים כבדים וחמקמקים יותר.

פרופ' ארז עציון מאוניברסיטת תל אביב, אחד מחמישים החוקרים הישראלים שלוקחים חלק בעבודת המאיץ, מקווה לנצל את האנרגיות הגבוהות לחשוף תת-חלקיקים בקנה מידה שלא קיבל עד כה מענה במאיצים אחרים. "אם אטומים מורכבים מפרוטונים ונויטרונים, ופרוטונים מורכבים מקווארקים, אולי גם הקווארקים מורכבים ממשהו", הוא אומר, "היום אנחנו במצב שאנחנו יכולים לגעת בזה".

הגדלה משמעותית נוספת של רמת האנרגיה תרחיב את חזית המחקר של פיזיקת החלקיקים, אבל כיום, כשהמדענים עדיין מחכים לתוצאות מ-LHC, קשה לומר מה טומן בחובו שדרוג מעין זה.

מנהל מאיץ החלקיקים, סטיב מאיירס אמר ל"הארץ" כי אם יוחלט על שדרוג רמת האנרגיה בעוד 20 שנה, זו תוכפל מאנרגיית שיא צפויה של 14 טריליון אלקטרון-וולט ל-28 טריליון אלקטרון-וולט, באמצעות החלפת המגנטים העל-מוליכים שמקיפים את אלומת החלקיקים לכל אורך מנהרת המאיץ.

לשם השוואה, כיום נוצרות במאיץ הגדול בשווייץ התנגשויות של 7 טריליון אלקטרון-וולט, שעקפו באופן משמעותי את שיא האנרגיה העולמי שהחזיק המאיץ האמריקאי לאורך תקופה ארוכה - כ-2 טריליון אלקטרון-וולט.

מאיירס אמר שהוא הופתע שניתן להגדיל את האנרגיה באופן כה משמעותי, אך לדבריו ישנן בעיות טכנולוגיות משמעויות שעליהן יש להתגבר לפני יישום השדרוג.

האפשרות השנייה של הקמת מאיץ חדש לא נוגעת לגילויים של חלקיקים חדשים, אך היא תאיר באור חדש את התגליות הצפויות של LHC. מאיץ החלקיקים CLIC, אם יוקם, יאפשר לחשוף את תכונותיהם של החלקיקים ולאפיין אותם - מידע ש-LHC לא יוכל לספק במקרים רבים. מבחינה זו יהווה CLIC מיזם משלים למאיץ הקיים.

"היתרון הגדול של מכונות פרוטונים כמו - LHC גילוי חלקיקים חדשים בטווח רחב מאוד של אנרגיה - מכיל גם חיסרון, כי בהתנגשות נוצרים חלקיקים מוכרים שלא מלמדים דבר חדש", מסביר הפיזיקאי פרופ' אליעזר רבינוביץ, ראש המכון ללימודים מתקדמים באוניברסיטה העברית; "החלקיקים הללו מקשים על קבלת תמונה מפורטת של תכונות חלקיק חדש שהתגלה. אבל ברגע שאתה יודע שחלקיק קיים, אתה יכול לבנות מאיץ אלקטרונים-פוזיטרונים כמו CLIC, שייצור את החלקיק שאתה רוצה בסביבת האנרגיה שלו בצורה הרבה יותר נקייה".

באחת המעבדות הרבות הפזורות ברחבי CERN עובדים כיום עשרות מדענים על מודל מוקטן של CLIC, המשתרע לאורך 100 מטרים. כפי ששמו מעיד, מדובר במאיץ חלקיקים קווי ולא מעגלי כמו המאיץ הנוכחי. המאיץ הזה, שהרעיון להקמתו הועלה לראשונה ב-1985, אמור להשתרע לאורך 50 קילומטר, לאורך הרי היורה.

בניגוד למאיץ הגדול, שבו מואצים פרוטונים, ב-CLIC יואצו אלקטרונים ופוזיטרונים (חלקיקי אנטי-חומר שלהם מטען חשמלי הפוך מאלקטרונים). חלקיקים אלה נוטים לאבד אנרגיה רבה כשהם נעים במעגלים גדולים ולכן אינם יכולים לנצל עד תום את היתרון של מאיצים מעגליים כמו LHC, שמאפשרים להגביר את אנרגיית החלקיקים לאורך סיבובים רבים.

לואי רנולפי, חוקר שעובד כיום על פיתוח המודל הראשוני של CLIC, מספר כי הוא ועמיתיו מנסים להגביר את רמת האנרגיה שאליה יוכל המאיץ להגיע באמצעות פיתוח טכניקות חדשות למדידת תכונות של חלקיקים. אם החוקרים לא יצליחו לייצר מאיץ שיכול לבדוק חלקיקים כבדים במיוחד, שעשויים להתגלות בשנים הקרובות במאיץ החלקיקים הגדול, המוטיבציה למיזם תקטן. "אנחנו מקווים ש-LHC ייתן לנו בקרוב רמז באשר לרמת האנרגיה שאנחנו צריכים לפתח, כך שהשנתיים הקרובות יהיו מכריעות", אומר רנולפי.

"הבעיה היא איך אתה מנהל במקביל מיזמים כשזמן החיים של כל מיזם הוא עשרות שנים ואי הוודאות היא גם כן גדולה", אומר רבינוביץ; "מיזמים של עשרות שנים דורשים מחשבה מראש אבל הם נאלצים להסתמך על מידע חדש שמתקבל אחרי שהתקבלה ההחלטה. אלה תהליכים לא גמישים".

בקרוב יצטרכו אנשי CERN לבחור בין שני הפרויקטים. מאיירס פחות נלהב מהאפשרות להקים מאיץ חדש. לדבריו, הבעיה במאיץ האלקטרון-פוזיטרון היא האנרגיה שדרושה להפעלתו: "CLIC צריך 600 מגוואט, ואנחנו לא מתכננים להקים לידו כור גרעיני". הויר מצדו אומר כי היא נוטה לתמוך בהקמת המאיץ הקווי. בדומה לרנולפי, הוא אומר שהתשובה טמונה בעיקר במאיץ החלקיקים הגדול. ככל ש-LHC יקדים להפיק תגליות, כך ילך ויתבהר עתיד הפיזיקה החדשה והטכנולוגיות שיועמדו לרשותה.



החוקר לואי רנולפי עם דגם מוקטן של מאיץ החלקיקים הקווי CLIC. השנתיים הקרובות יהיו מכריעות



תגובות

דלג על התגובות

בשליחת תגובה זו הנני מצהיר שאני מסכים/מסכימה עם תנאי השימוש של אתר הארץ

סדר את התגובות
*#
בואו לגלות את עמוד הכתבה החדש שלנו