מאיץ החלקיקים הגדול בעולם (LHC) חוזר היום (שלישי) לפעילות לאחר שלוש שנים שבהן הושבת לצורך עבודות תחזוקה ושיפורים. המאיץ ממוקם בשוויץ ומופעל על ידי המרכז האירופי לחקר הגרעין (CERN), המרכז הגדול בעולם לחקר מאיצי חלקיקים שנשיאו הוא פרופסור אליעזר רבינוביץ' הישראלי.
המאיץ יפעל בעוצמה גבוהה יותר, וחוקרי המרכז מקווים כי ההפעלה המחודשת והמשודרגת תאפשר גילויים חדשים למדע ואולי אף את החומר האפל - שחוקרים משערים כי הוא מרכיב את רוב היקום. החומר האפל לא פולט אור כלשהו ולכן אינו ניתן לצפייה ישירה בטלסקופים, אך הוא נמדד באמצעות המהירויות הגבוהות של הגופים המאירים, שנגרמות על ידי כוח הכבידה שהחומר האפל מפעיל עליהם. טיבם המדויק של חלקיקי החומר האפל אינו ידוע עדיין.
4 צפייה בגלריה
בכל שנייה של פעילות מתרחשות בו עשרות מיליוני התנגשויות בין חלקיקים
(צילום: Shutterstock)
LHC הוא מאיץ חלקיקים טבעתי עצום שקוטרו 27 קילומטרים והוא פועל בפאתי שווייץ במסגרת המרכז האירופי לחקר הגרעין (CERN). בכל שנייה של פעילות מתרחשות בו עשרות מיליוני התנגשויות בין חלקיקים, בסביבה חמה פי 100 מהטמפרטורה השוררת במרכז השמש. הוא הופעל לראשונה לפני כ-14 שנה, ב-10 בספטמבר 2008. להפעלה קדמו עשורים של תכנון, בנייה ומקצי שיפורים לקראת היום הגדול. המאיץ הושבת זמן קצר לאחר הפעלתו ונכנס לתהליך ארוך של תיקונים ושדרוגים.
שנתיים לאחר השקתו הוא שב לעבוד וכעבור שנתיים, ב-4 ביולי 2012, התרחשה התגלית הדרמטית ביותר בתולדותיו עד כה: גילויו של חלקיק בוזון ההיגס, הידוע בכינויו "החלקיק האלוהי", שבלעדיו אי אפשר להסביר את קיומה של מסה. קיומו של בוזון היגס נחזה, על סמך מודלים תאורטיים, כבר ב-1964, וגילויו במתקן LHC כעבור 48 שנים זיכה את הפיזיקאים פיטר היגס ופרנסואה אנגלר בפרס נובל בפיזיקה לשנת 2013.
מאיץ החלקיקים LHC
בניגוד לקודמיו בשושלת המאיצים, LHC אינו מאיץ אלקטרונים אלא מאיץ פרוטונים - גרעיני מימן. הפרוטונים מואצים בטבעת החלולה של המאיץ בשני כיוונים מנוגדים, וזאת כדי להפיק התנגשויות עתירות אנרגיה שיובילו להיווצרות חלקיקים שונים. על זיהוי החלקיקים האלה אמונים הגלאים החכמים של LHC, שהגדול שבהם הוא אטלס – גלאי חלקיקים שבו מעורבים שלושה חברי סגל מהפקולטה לפיזיקה בטכניון: פרופ' שלומית טרם, פרופ' יורם רוזן ותלמידם לשעבר ד"ר אנריקה קחומוביץ.
השדרוג של המאיץ בשנים האחרונות, שהזניק את עלותו הכוללת של הפרויקט ליותר מתשעה מיליארד דולר, כולל הגדלה קטנה יחסית של מהירות ההתנגשויות, מאנרגיה של 13 טריליון אלקטרון-וולט ל-13.6. עם זאת, האלומות יהיו ממוקדות יותר, מה שיאפשר למדענים לתעד הרבה יותר התנגשויות חלקיקים בכל הפעלה של המאיץ. כמה הרבה? כ-40 מיליון התנגשויות בכל שנייה, כשכל התנגשות כזו בין שני חלקיקים עשויה לייצר מאות חלקיקים אחרים, רבים מהם מתקיימים רק שברירי שניות לפני שהם מתפרקים או מגיבים עם חלקיק אחר. היבט נוסף של השדרוג נוגע לגלאים עצמם: חלקם נבנו מחדש בטכנולוגיות משופרות, המאפשרות להם לזהות חלקיקים ברגישות גבוהה יותר ולהתמודד עם המספרים העצומים של חלקיקים שעשויים לפגוע בהם. היכולת לזהות בדיוק משופר את תוצרי ההתנגשויות פותחת פתח להבנה טובה יותר של מגוון החלקיקים הקיים.
שדרוג נוסף במאיץ נעשה במערכי המחשבים המתעדים את כמות המידע העצומה שנאספת בגלאים. ההתנגשויות במאיץ החדש יניבו כמות גדולה פי 30 של נתונים בהשוואה להרצות הקודמות, מה שדורש כוח מיחשוב עצום כדי לאסוף ולנתח את המידע. תוכנות הסינון שאמורות לברור רק את המידע על ההתנגשויות המעניינות מתוך כלל "רעשי הרקע" שופרו בעזרת מערכות של בינה מלאכותית. חלקן בינה מלאכותית "מפוקחת", שאמורה להסב את תשומת הלב של מדענים לתופעות שהם מחפשים, או מעריכים שימצאו, וחלקן בינה מלאכותית "עצמאית", שתנסה לזהות בכוחות עצמה תבניות לא שגרתיות בנתוני ההתנגשויות, ותסייע אולי לגלות דברים פחות צפויים.
המרכז האירופי לחקר הגרעין מעסיק מאות פיזיקאים מובילים מרחבי העולם, המבצעים ניסויים מדעיים במאיצי החלקיקים וחוקרים את הצדדים התאורטיים של פיזיקת החלקיקים. במרכז חברות 23 מדינות, בהן ישראל, המדינה החברה היחידה שאינה מאירופה. ישראל הצטרפה לארגון כחברה מלאה בדצמבר 2013, לאחר שנים רבות שבהן השתתפה רק כמשקיפה.
