יום שלישי, 23 בפברואר 2010

ההפעלה של מאיץ ה-LHC ב-2010

עדכון קצר לגבי ה-LHC:

החדשות הטובות הן שהמאיץ יופעל מחדש בעוד שבועות ספורים והכוונה היא להפעיל אותו ברציפות במשך קרוב לשנתיים. החדשות הרעות הן שבמהלך השנתיים הללו האנרגיה של ההתנגשויות תהיה מחצית מהאנרגיה המתוכננת, כלומר 7TeV (טרה אלקטרון-וולט = מיליון מיליוני אלקטרון-וולט) בכל התנגשות, במקום 14TeV כמתוכנן. אלקטרון-וולט היא יחידת מידה לאנרגיה: זו האנרגיה שמקבל חלקיק טעון במטען של אלקטרון אחד המואץ על ידי מתח חשמלי של וולט אחד.

היות שמדובר בהתנגשויות של פרוטונים, שאינם חלקיקי יסוד, לא כל האנרגיה הזו זמינה ליצירת חלקיקים חדשים. למעשה, במרבית ההתנגשויות בכלל לא מתרחשת אינטראקציה בין מרכיבי הפרוטונים. התנגשויות אלו פחות מעניינות משום שכל מה שקורה בהן זה סטייה של הפרוטונים ממסלולם המקורי, מה שנקרא פיזור של פרוטונים. מהתנגשויות כאלו ניתן ללמוד על גודלו של הפרוטון, אך לא נוצרים בהן חלקיקים חדשים.

בחלק קטן מההתנגשויות, תתרחש אינטראקציה בין מרכיבי הפרוטון - קווארקים וגלואונים. לעתים יווצרו כתוצאה מכך חלקיקים חדשים משום שהאנרגיה המשתחררת בהתנגשות יכולה להפוך בחלקה למסה של חלקיק חדש בהתאם לנוסחה של איינשטיין . מערכת הסינון של הגלאים (trigger system) אמורה לזהות במהירות את ההתנגשויות המעניינות הללו ולשמור את המידע עליהן בזכרון, כלומר לרשום את הנתונים הנמדדים של כל החלקיקים שהתגלו בגלאי ואשר משויכים לאותן התנגשויות. האנרגיה הזמינה ליצירת החלקיקים תלויה באנרגיה שנושאים מרכיבי הפרוטון שנטלו חלק בהתנגשות, והאנרגיה שלהם היא מספר אקראי בעל התפלגות ידועה בדיוק לא רע (parton distribution function). זה אומר שאנו לא יודעים מראש אלו חלקיקים יטלו חלק בכל התנגשות ואנו לא יודעים את האנרגיה שלהם, אך אנו יכולים לדעת מה ההסתברות שזה היה גלואון או קווארק מסוים ומה ההסתברות שהייתה לו אנרגיה מסוימת. על כך מבוססות כל תכניות הסימולציה המדמות את ההתנגשויות במאיץ.

השורה התחתונה היא שרק בחלק קטן מאוד מההתנגשויות ייווצרו חלקיקים בעלי מסה גבוהה מאוד, ולכן הסיכוי לזהות חלקיקים לא מוכרים במשך השנתיים הקרובות נמוך למדי.

אגב, שאריות הפרוטונים, לאחר האינטראקציה בין מרכיביהם, מתגלות בגלאים, ובמידה רבה מפריעות לניתוח התוצאות. הן לא קשורות לחלקיקים החדשים שנוצרו, וחלק לא מבוטל מעבודת הפיזיקאים שמנתחים את תוצאות הניסוי היא לזהות בין מאות החלקיקים הנוצרים בכל התנגשות את אלו השייכים לשאריות הפרוטונים. באיור הבא אני מתאר באופן סכמטי את מה שקורה בהתנגשות בה מתרחשת אינטראקציה בין שני קווארקים - אחד מכל פרוטון. לצורך הפשטות ציירתי שלושה קווארקים בכל פרוטון. בפועל מתווספים אליהם קווארקים וגלואונים רבים שנוצרים ונעלמים כל העת.


2 comments:

יגאל אמר/ה...

זה היה צפוי. יש כל כך הרבה סיבות שיכולות לגרום בעיות ובפרויקט מורכב הסיכוי שזה לא יעבוד בזמן קרוב ל-100 אחוז.
אני גם לא חושב שבעוד שנתיים הם יעברו לאנרגיה מכסימלית. למיטב הבנתי אין להם מתחרים ואין סיבה למהר.

אנונימי אמר/ה...

תודה שאתה מעדכן. מאז ששכך הרעש התקשורתי לא שומעים על המאיץ.