ד"ר אנריקה קרומוביץ', שסיים דוקטורט בטכניון והמשיך לפוסט באוניברסיטת דיוק בלי לזוז מ-CERN, מספר על ההתרגשות ביום של ניתוח הנתונים מהניסוי בתקווה שיופיעו בהם נתונים המעידים על חלקיקים חדשים
In the previous articles in the series, we reported on the four senior Israeli scientists at CERN, but Israel is represented at the particle accelerator by dozens of doctoral students and post-doctoral students, each of whom provides a unique perspective in the vast complex that includes thousands of scientists, engineers and technicians from all over the world.
As fate would have it, and just a few days before this article was published, researchers from another experiment at CERN, known as LHCb, claimed that Discovered clues to new physics
More on the subject on the science website
- Cern CEO Rolf Hoyer: My dream is to find the first particle of dark matter. First article following a tour of the Cern facilities
- CERN tour notes Part II: The door leading to the Big Bang
- CERN tour notes, part 3 Will we sail only if we know there is an America across the ocean? Prof. Eliezer Rabinovitch from the Hebrew University on the importance of basic science (Gallery - LHC)
- CERN Tour Notes Part 21 - Prof. Elam Gross: The discovery of the Higgs is the beginning of the new science of the XNUMXst century
בסוף אפריל קיימה האקדמיה הלאומית למדעים ואמנויות סיור עיתונאים שכותבים (גם) על מדע במתקני CERN בז'נבה. חברי המשלחת והח"מ בתוכם נפגשו עם מנכ"ל סֵרְן ועם מדענים ישראלים העובדים במתקן, וערכו סיורים במתקנים השונים. אחד המדענים הללו הוא קרומוביץ', בן 33, נשוי, שנולד במקסיקו והגיע לארץ במסגרת פרויקט מדע לתיכונים שנקרא SciTech בשנת 1997. הוא התאהב בטכניון וחזר לארץ מיד עם סיום לימודיו בתיכון – שנה לאחר מכן. בטכניון הוא למד את כל שלושת התארים בפקולטה לפיסיקה, כאשר בתארים הגבוהים התמחה בפיסיקה של חלקיקים, תחת פיקוחם של פרופ' יורם רוזן ופרופ' שלומית טרם. כיום הוא עדיין ב-CERN במסגרת אפשר "בתר דוקטורט באוניברסיטת דיוק האמריקנית. הוא מוביל צוות של 16 חוקרים מכל העולם: בצוות יש חוקרים מכל רחבי העולם – יפן, ונצואלה, איטליה אנגליה וכמובן ארה"ב."
"במאיץ החלקיקים אנו מחפשים פיזיקה חדשה. יש לנו מוטיבציה גבוהה לחפש את הפיסיקה החדשה למרות שהמודל הבסיסי של הפיסיקה – המודל הסטנדרטי, מתפקד היטב. אולם יש דברים שאי אפשר להסביר במסגרתו כגון החומר האפל, וחוסר היכולת לכלול את הכבידה בתוך תיאור החלקיקים, ובנוסף לסוגיות האמפיריות הללו, יש גם בעיה תיאורטית המכונה "בעיית ההירארכיה".
כדי להסביר מהי בעיית ההירארכיה, יוצא ד"ר קרומוביץ' מתוך הגילוי העדכני של חלקיק ההיגס, שמסתו כ-125 GEV. לפי תורת הקוונטים מסתו של בוזון היגס היתה אמורה להיות גדולה בהרבה, וישנו איזשהו גורם המבטל השפעה זו. זה אולי אחד הרמזים לכך שקיימת פיסיקה אחרת האחראית לתופעה זו."
Additional dimensions and new powers
"אנחנו מחפשים אחר חלקיק כבד מאוד שמתפרק לחלקיקים של המודל הסטנדרטי, כאשר את תכונותיו של אותו חלקיק לא ניתן לנבא במסגרת המודל הסטנדרטי." מסביר ד"ר קרומוביץ'.
There are several theories for predicting the properties of the particle - for example theories that include additional dimensions according to which the universe does not consist of only three dimensions of space and one dimension of time. According to the theory there are additional dimensions with other properties, and if these particles are discovered, this will be evidence for the theory. Another possibility is that there are new forces that we have not seen until now. It may be that the Higgs is not a unique particle but a complex particle, that is, it is several particles that look like one particle to us. Although there is quite strong evidence that the Higgs is not a complex particle this hypothesis is still being tested.
How is this done from a technical point of view?
קרומוביץ': "בגלל שהחלקיקים מאוד כבדים אנחנו צריכים הרבה אנרגיה כדי לייצר אותם. אנחנו גורמים להתנגשויות של הפרוטונים על מנת לייצר את החלקיקים הכבדים הללו. כמו כל דבר בפיסיקה קוונטית יש סיכוי מסוים לייצר חלקיקים כאלה, אבל יש סיכון שברוב המקרים הם לא יווצרו. צריך לבצע הרבה התנגשויות כדי שבחלק קטן מהמקרים ייוצרו חלקיקים כאלה. במתקן אטלס אנו מצלמים כל התנגשות כזו, אוספים את הנתונים ומנתחים אותם במטרה לבדוק האם נוצרו חלקיקים שמעניינים אותנו. בנוסף, אנו חייבים לבחון מקרים רבים של יצירת כל סוג של חלקיק כדי שנדע בוודאות שלא מדובר בתנודה סטטיסטית. המאיץ מייצר 20 מיליון התנגשויות לשניה, אך רק חלק קטן מהן עשויה להיות מעניינת. אנו מפעילים מנגנון הבודק במהירות את הנתונים מההתנגשות ואשר דואג לשמור במערכת המיחשוב שלנו רק כמה מאות התנגשויות לשניה. ניתן לחשוב על אטלס כעל מצלמה דיגיטלית שמספקת לנו נקודות במרחב, ואנו צריכים לקשר את כל הנקודות הללו למסלולים כדי לשחזר מהם את החלקיקים. השלב הבא הוא ניתוח של הנתונים הללו שמאפשר לנו בסופו של דבר לאתר בין כל הכמות האדירה הזו תופעות נדירות – חלקיקים שנוצרים בתדירות של פחות מאחד לטריליון."
Are you not encountering the physical limitations of the accelerator's performance?
"אנחנו מנסים לנתח כל מה שהניסוי מאפשר לנו לקבל כרגע. יש לנו מגבלה באנרגיה של המאיץ ובכמות הסטטיסטית של נתונים שאנחנו יכולים לאסוף. אנחנו מנתחים את הנתונים ואחר כך אנחנו מסיקים מסקנה שמאפשרת לנו לפסול תיאוריות חלופיות שאילו היו מתקיימות היו צריכות להתגלות באנרגיות אלה, וכך אנחנו מצמצמים את הטווח. העניין הוא שלאחר פסילת תיאוריה באים המדענים התיאורטיקנים שניסחו אותה ומבצעים בה שינויים שיאפשרו לה עדיין לחיות, למרות מצב הגסיסה שלה."
"בנוסף לעבודתי כפיסיקאי, אני גם שותף בתכנון השידרוג הבא של המאיץ, שכולל בניית גלאי חדש ולכן אני חייב להיות נוכח במקום. מה שמיוחד במקצוע הזה, הוא שהמרחב שאנו עוסקים בו מאוד רחב, תמיד יש טווח רחב של דברים שכל אחד עוסק בו וזו פריבילגיה שאפשר לעסוק בכל התחומים הללו. יום אחד אתה במעבדה מפתח אב טיפוס של גלאי, יום אחר אתה משתף פעולה עם הרבה אנשים בפרויקטים שלהם, יום אחר אתה מחבר כבלים בניסוי, יום אחר אתה יושב לכתוב ניתוח נתונים."
Will upgrading the accelerator make it possible to find new physics?
קרומוביץ': "הטבע לא חייב לתת לנו פיסיקה חדשה בדיוק בניסוי הבא. אני לא חותם על זה שנוציא משהו. גם להיגס היו עדויות עקיפות למסה בטווח מסוים אבל עד שלא מצאנו אותו לא היינו בטוחים שנמצא. התהליך של ניתוח הנתונים – הוא ניסוי בסמיות כפולה. כדי לא לשחד את עצמנו אנחנו מתכננים את הנתונים בסימולציה, אחרי כן אנחנו מבקשים את אישורן של שותפות CERN, ורק אז פותחים את נתוני האמת. הרצה אורכת מספר שעות שבמהלכן אנו במתח לדעת האם התגלתה פיסיקה חדשה. רוב הזמן לא מגלים כלום אבל אם מדי פעם מתגלה תופעה חדשה. זו הרגשה מדהימה להיות שם בנקודת הזמן הזו."
Do we have to be here or can the work be done from the Technion or Duke?
"יש משמעות רבה לנוכחות במקום בגלל שהרבה פיסיקה מתרחשת בקפיטריה, אתה יושב עם מישהו ויכול להעלות רעיונות. האינטראקציה הספונטנית היא מאוד משמעותית לפיסיקה, עם כל עידן האינטרנט. אמנם עובדים בצוות מאוד מבוזר אבל עדיין עם כל זה אין תחליף לפגישות הבלתי רשמיות שעשויות להוליד נושאים מעניינים למחקר."
