להבין את המפץ הגדול

פרופסור שלומית טרם ופרופסור יורם רוזן מהפקולטה לפיסיקה בטכניון, משתתפים בבניית "אטלס" - גלאי ענק שיהיה חלק חשוב מהמאיץ הגדול בעולם, הנבנה ליד ג'נבה. ביחד איתם משתתפים בבניית הגלאי כ1,700- פיסיקאים מ-150 אוניברסיטאות ב-30 מדינות. בניית המאיץ והגלאי עומדת להסתיים בסוף השנה.

היקפו של מאיץ החלקיקים LHC הוא 27 קילומטרים והאנרגיה שהוא יהיה מסוגל לתת לכל התנגשות בין שתי אלומות חלקיקים (פרוטונים) תהיה גבוהה פי שבעה מכל אנרגיה שיוצרה במאיץ כלשהו עד כה. המאיץ שוכן 100 מטרים מתחת לפני האדמה וצריכת החשמל שלו זהה לזו שצורכת העיר ג'נבה כולה. המאיץ יביא את אלומות הפרוטונים לידי התנגשות בארבע נקודות לאורך היקפו. בנקודות אלו נבנים גלאים אשר ימדדו את תוצרי ההתנגשות. "אטלס" הוא הגדול מהארבעה ומתנשא לגובה בנין בן שמונה קומות. הן הגלאי והן המאיץ נמצאים כיום בשלבים סופיים של בנייתם, והם יחלו בעבודתם בסוף השנה. מדובר ב-40 מיליון התנגשויות בשניה, כל שניה, במשך 10-15 שנים.

"המאיץ יאיץ את החלקיקים לאנרגיות גבוהות מאוד, כמעט מהירות האור, ויגרום להם להתנגש. בהתנגשות, תוך שימוש ב E=MC2, יווצרו חלקיקים כבדים, שכיום לא קיימים בטבע", מסבירים חוקרי הטכניון. "חלקיקים אלה היו קיימים מיד אחרי המפץ הגדול אך הם דעכו מייד, בגלל כובדם. בטבע יש ארבעה כוחות: כוח הגרביטציה (משיכה), כוח אלקטרומגנטי, כוח חלש וכוח חזק. שני הראשונים מוכרים לכולנו בחיי היום-יום ואילו שני האחרים מוכרים יותר למדענים. החלקיקים שייווצרו בהתנגשות, דועכים בהתאם לארבעת הכוחות הללו. מעקב אחרי צורת הדעיכה של החלקיקים ילמד אותנו על חוקי הטבע".

הגלאי שחוקרי הטכניון משתתפים בבנייתו מקיף את איזור ההתנגשויות, וימדוד אותן. עליו לזהות מהר מאוד, בתוך 25 ננו-שניות, אם יש באחת או יותר מ-40 מיליון ההתנגשויות בשניה - עניין למחקר בחלקיקים. המדענים ירשמו את 100 ההתנגשויות המענינות יותר בכל שניה כדי שניתן יהיה להמשיך לחקור אותן. "המידע שהמאיץ הזה יספק, היה דורש מיליון כוננים קשיחים, כאלה המוכרים לנו, מידי שניה. לכן אנו זקוקים ל'טריגר', שהוא חלק מהגלאי שיסנן לנו את המידע הזה. את החלק הזה אנו בונים, בשיתוף עם מדעני מכון ויצמן ואוניברסיטת תל אביב".

לוחות הגלאי יוצרו במכון ויצמן ונבדקו בטכניון. בכל לוח יש חוטי חשמל דקיקים, כל אחד מהם בעובי של 50 מיקרון, והם מצופים בזהב. שטחו הכולל של הגלאי הנבנה בישראל כשישה דונם ואורכם הכולל של חוטי החשמל בו כהיקפו של כדור הארץ. בכל אחד מהלוחות נמצא מעגל אלקטרוני שנבנה בפקולטה לפיסיקה בטכניון, ובסך הכל יש 1,500 מעגלים. המעגל שולט ומנטר את פעילות הגלאי. לדוגמה, אם המעגל יאתר חוט שניתק בגלאי, ניתן יהיה לנטרלו ללא גישה לגלאי.

"יתכן שכבר בשנה הבאה נצפה בתופעות שישנו לחלוטין את תפיסת עולמנו, ואם לא – תהיה לנו בעוד 15 שנים תמונה טובה של מבנה החומר בטבע ונדע טוב יותר את פשרם של ארבעת הכוחות בטבע", מוסיפים חוקרי הטכניון. "יתכן שמפת החלקיקים הידועה לנו כיום תשתנה לבלי הכר בזכות הידע שנצבור באטלס. כמו כן נלמד גם על תופעה הנקראת CP Violation, שיתכן והיא האחראית לדומיננטיות של החומר על האנטי-חומר ביקום, ובמילים אחרות – אולי נדע טוב יותר למה כולנו נמצאים ביקום הזה".

בעלותו העצומה של המאיץ והגלאים שבו, מיליארדי דולרים, חולקים כל משתתפי הפרוייקט. "הכל נעשה שם בקונצנזוס מלא ושיתוף פעולה בין לאומי", מספרים חוקרי הטכניון. "דורות של סטודנטים מתחנכים על הניסוי ויתחנכו הן בתכנון ובנית גלאים והן בניתוח התוצאות. סטודנטים ומשתלמים מהפקולטה לפיסיקה בטכניון נוסעים לשם לעיתים מזומנות ואף שוהים שם תקופות ממושכות. במעבדה הגדולה, ששמה סר"ן (CERN), יש מעונות ומסעדות שנועדו לחוקרים המגיעים מכל רחבי תבל. 6,000 איש נכנסים לאתר מידי יום והאווירה מאוד בינלאומית. לחוקרי הטכניון מעמד חשוב בפרוייקט ובמרוצת עשר השנים האחרונות שאנו משתתפים בו, נוצרו קשרי רעות ועבודה בינלאומיים רבים".