Page 15 - מגזין הטכניון | חורף 2010

15 ˙ÈÚ„Ó ˙ÂÁÈÏ˘
כיולים שונים על בסיס קרינה קוסמית - שכן
למרות העובדה שהמתקן הושבת בכללותו,
”אטלס“ המשיך לעבוד. בין השאר שופרה
התוכנה התומכת במערכת כך שהיא ”תעשה
יותר עבודה“ ותאפשר לחוקרים להתפנות
לעיסוק המדעי עצמו. ”במילים אחרות, בשנה
הזאת למדנו אפס פיזיקה, אבל שיפרנו בהחלט
את קו הזינוק ואת יכולתנו לגלות את מה
שאנחנו מחפשים.“
בגדול, השאיפה היא להבין øÌÈ˘ÙÁÓ Ì˙‡ ‰ÓÂ
טוב יותר את חוקי הטבע, את הפיסיקה של
העולם, את הכוחות השונים שפועלים בעולם:
הכוח האלקטרומגנטי, הכוח החזק והכוח
החלש )כוח הכבידה, שמשמעותו בחיי היום-
יום עצומה, זניח יחסית לכוח האלקטרומגנטי
ולכן ”לא סופרים אותו“ כשמדובר בסדרי גודל
מיועד לחשוף LHC זעירים כל כך(. פרויקט
”פיסיקה חדשה“, שתהיה יותר מקיפה וממצה
מן המודל הסטנדרטי השולט כיום.
חלק מהחיפוש אחר ø‰Ê ˙‡ ÌÈ˘ÂÚ Íȇ
הפיסיקה החדשה הוא תלוי-תיאוריה, או
מכוון-תיאוריה, וחלק נעשה ללא תלות
בתיאוריה ספציפית. כל תגלית חשובה - כי כל
גילוי הוא ”אקדח מעשן“ שירמוז לאן הולכת
הפיסיקה, לעבר איזו תיאוריה אנחנו מתכנסים.
אז אתם בעצם ממציאים תיאוריות ואז
אנחנו - כמו רוב øÈÂÈÒ ÔÙ‡· Ô˙‡ ÌÈÁ·
- ניסיונאים, LHCהפיזיקאים שנמצאים ב-
לא תיאורטיקנים. במילים אחרות, אנחנו לא
ממציאים תיאוריות. אנחנו מנסחים ומפתחים
דרכים, כלומר ניסויים, להוכחה )או להפרכה(
של תיאוריות קיימות.
התיאוריה המרכזית היא ø˙Âȯ‡È˙ ÂÏȇ
תיאוריית ה“סופר-סימטריה“. זוהי תיאוריה
אלגנטית, שפותרת בעיות שהמודל הסטנדרטי
”תקוע“ איתן, בין השאר סוגיית החומר האפל.
בבסיס התיאוריה עומדת ההנחה שלכל
חלקיק ביקום יש ”פרטנר“ - חלקיק אחר
שמסיבות שונות איננו יכולים לראות או לגלות
במכשירים שלנו. על פי התיאוריה הזאת,
החלקיק הזה כבד מכדי שנוכל לייצר אותו
LHCבמאיצי החלקיקים הקודמים, אבל עם ה-
- שהאנרגיה שתיווצר בו גדולה פי 7 מזו של
המאיץ הגדול ביותר עד כה - הדבר אפשרי.
øÏÙ‡‰ ¯ÓÂÁÏ ‰È¯ËÓÈÒ≠¯ÙÂÒ‰ ÔÈ· ¯˘˜‰ ‰Ó
אם הסופר-סימטריה תוכח כתיאוריה נכונה,
יהיה לנו פתרון לבעיית החומר האפל - אותו
חומר בלתי נראה שאנחנו מניחים את קיומו
כיום.
כי אם אין øÂÓÂȘ ˙‡ ÌÈÁÈÓ ÂÁ‡ Ú„Ó
חומר אפל, הגלקסיות אמורות ”להתפורר“,
או להתפזר כלפי חוץ, שכן כוח המשיכה
שלהן - של מסת החומר הנראה - לא יספיק
כדי ”להחזיק אותן“. כדי להסביר את העובדה
שהגלקסיות אינן מתפוררות אנחנו זקוקים
לחומר האפל.
ראוי לציין שהחומר האפל, הנדרש כדי שהיקום
יתפקד כפי שהוא מתפקד וכדי שגלקסיות לא
יתפרקו, מהווה כ-%59 מהחומר ביקום. במילים
אחרות, כשאנחנו מביטים במערכת שמש, או
בגלקסיה, אנחנו רואים רק אחוזים בודדים
מהחומר שיש שם. לכן החומר האפל קריטי כל
כך להבנתנו את העולם.
כי הוא עשוי מחלקיקים øÏÙ‡ ‡Â‰ ‰ÓÏÂ
שאיננו יכולים לראות מפני שהם אינם
מקיימים אינטראקציה עם העין. גם הגלאים
שלנו אינם ”רואים“ את החלקיקים האלה כי
אלה חלקיקים נטולי מטען חשמלי.
”אטלס“ הוא אחד משני הגלאים øÒÏˇ ‰Ó
בפרויקט, ופעילים בו כ-000,2 מדענים. הצוות
הישראלי, שכולל נציגים מהטכניון, ממכון
ויצמן ומאוניברסיטת תל אביב, אחראי על
כמה תחומים, ביניהם מערכת הבקרה, מערכת
ה“טריגר“ )הבוחרת ומתעדת את הארועים
הרלוונטיים למחקר( ומערכת ה“גריד“ המנתחת
את הנתונים.
מערכת ה“טריגר“, שפיתח Æ“¯‚ȯ˓‰ ˙ίÚÓ
הצוות הישראלי, היא ה“סלקטור“ של אטלס.
מאחר שכל 52 ננו-שנייה מתרחשת התנגשות,
אין שום אפשרות לתעד את כל ההתנגשויות
כדי לנתח אחר כך את הממצאים - שום
מערכת מיחשוב אינה יכולה ”לעכל“ כמות
כה גדולה של נתונים. הבחירה בהתנגשויות
המעניינות והרלוונטיות לחיפוש חייבת
להתבצע ”תוך כדי תנועה“. זו בדיוק המשימה
של מערכת ה“טריגר“: לבחור את ההתנגשויות
הרלוונטיות )רלוונטיות על פי הגדרה-מראש(,
ולתעד רק אותן.
על העיבוד הממוחשב של המידע ÆÚ„ÈÓ‰ „·ÈÚ
ממונה ה“גריד“ - מערכת מיחשוב מבוזרת
ראשונה בהיקפה. בעבר ניתן היה לנתח את
הנתונים במערכת מחשבים מרכזית אחת.
בהיבטים LHCכיום, לנוכח הדרישות שמציב ה-
של כמות הנתונים ומורכבות התוכנות, הדבר
אינו אפשרי. הפתרון הוא במהותו ”רשת“ של
אתרי ניתוח תוצאות. אחד המוקדים של הרשת
הזאת נמצא כאן בטכניון, והוא מהווה את אחת
ממערכות המיחשוב המדעי הגדולות בארץ.
בניית המערכת פתחה בפנינו צוהר אל מספר
כמעט לא מוגבל של מחשבים ברחבי העולם,
כלומר - בידנו כוח מיחשוב שקשה לדמיין את
גודלו.
LHCב- ø˘È¯ى Ï˘ ˙ÂÈÚ„Ó‰ ˙¯ËÓ‰ Ô‰Ó
פועלות קבוצות רבות של חוקרים, ולכל קבוצה
מטרות משלה, שאותן היא מגדירה בעצמה.
חשוב לציין שעל כל תגלית שתתרחש במתקן
יהיו חתומים כל החוקרים השותפים בפרויקט.
הרציונל הוא שהתשתית ההכרחית לפעילות
המתקן היא תשתית משותפת, ולכל אחד
מהחוקרים כאן יש חלק אמיתי בכל תגלית
פוטנציאלית. עם זאת, ברור שיש כאן גם
תחרות כלשהי, כי כל חוקר וכל קבוצה רוצים
להיות הראשונים, פורצי הדרך, בתחום שהם
בוחנים. למשל, גילויו של בוזון היגס.
˜È˜ÏÁ‰“ Ì‚ ‰ÂÎÓ‰ ¨Ò‚ȉ ÔÂÊ· Â˙‡ ‰ÈÓ
בוזון היגס הוא ”החוליה החסרה“ ø‰Âχ‰
במודל הסטנדרטי, שהוא התיאוריה המרכזית
בפיסיקה של ימינו. אם נוציא את בוזון היגס
מן המודל הסטנדרטי נישאר עם עולם נטול
מסה. לכן חשיבותו של החלקיק הזה רבה כל
כך. הפיסיקאי הפופולרי סטיבן הוקינג אמר
בעניין זה כי ”נראה לי שיהיה הרבה יותר מעניין
אם לא נמצא את היגס. זה יוכיח שמשהו שגוי,
$100 ונצטרך לחשוב מחדש. לכן אני מהמר על
שלא נמצא אותו.“
Ï„ÂÓ‰ Íη ÁÎÂÈ Ò‚È‰ ‰Ï‚˙È ¯˘‡Î ʇ
‰ÈÒÙÏ Â‡ˆÈÈ Ìȇ˜ÈÒÈÙ‰ ÏΠ¨È˯„ËÒ‰
בכלל לא. עם כל הכבוד למודל ø˙Ó„˜ÂÓ
הסטנדרטי, ברור לכולנו שהוא אינו סוף
פסוק, שהוא אינו מקיף את הפיסיקה כולה.
המודל הסטנדרטי הוא מה שנקרא ”תיאוריה
אפקטיבית“ - תיאוריה שעובדת היטב בתנאים
מוגדרים. במקרה הספציפי מדובר במודל
שעובד בתחום נתון של אנרגיות. כאשר
אנחנו עולים לסדרי גודל גבוהים יותר של
אנרגיה, אנחנו זקוקים להרחבה של המודל
הסטנדרטי. כיום יש ”בשוק“ תיאוריות רבות
כאלה, שהן מקיפות יותר מהמודל הסטנדרטי.
יכריעו בין LHCיתכן שהממצאים שיעלו ב-
התיאוריות המתחרות הללו.
‰ˆÂ·˜‰ Ï˘ ÈÙȈÙÒ‰ „Úȉ ‰Ó ¨‰Ê ÏÎ ÍÂ˙·Â
LHCכל אחד מהמדענים ב- ø˙Èχ¯˘È‰
מחפש ראיות שונות לתיאוריות שמעבר
למודל הסטנדרטי. ברמה הטכנית אנחנו
מחפשים בגלאי המיואונים חלקיקים שהגלאי
יודע לזהות את קיומם, מיקומם ומהירותם
על סמך אותות חשמליים. המיואונים ניתנים
לזיהוי מפני שהם נחשבים לחלקיקים יציבים
- חלקיקים השורדים באינטראקציה עם הגלאי
זמן ממושך מספיק לפני שהם דועכים. המילה
’יציבות‘ עלולה להטעות, ולכן כדאי להבהיר
שמדובר על הישרדות במשך 2 מיליוניות
שנייה. בוזון היגס, לשם השוואה, דועך תוך
01-02 שניות - ולכן לא ניתן לצפות בו באופן
ישיר. אם וכאשר יוכח, נסיונית, קיומו של בוזון
היגס, לא יהיה זה בתצפית ישירה בהיגס אלא
בהסתמכות על ראיות בדמותם של חלקיקים
אחרים, ביניהם מיואונים. דעיכות של חלקיקים
אחרים למיואונים יכולות לספק ראיה התומכת
בתיאוריה חדשה. חלק מהחלקיקים החדשים
הצפויים משאירים אותות בגלאי המיואונים,
וכדי לגלות אותם יש להפריד בינם לבין
מיואונים על פי מהירותם )הנמוכה יותר(.
שאלה ø˙‡ˆÂ˙ ˙‡¯Ï ÏÎÂ ÔÓÊ ‰ÓÎ ÍÂ˙
טובה, ויש לה רק תשובה כנה אחת: אין לדעת.
מוגדרת ל-51 שנה, ונשארו LHC פעילותו של
עוד 41. אז אין ברירה אלא להמשיך לחכות
בסבלנות.