עלילות תלמידים במאיץ הגדול: יום 3

קמנו לעוד בוקר של הרצאות, אך לפתיחה כזו לא ציפיתי....אני אשאיר את הפרטים מאחורי הקלעים אבל זו בהחלט נקודה ששווה להציף - לא הכל ורוד ותמיד יש קשיים שצריך להתמודד איתם. המצב רוח די ירוד בבוקר...לא רק מהבעיות שצצו או האידיליה שהתנפצה אלא גם מהגעגועים הביתה. בניגוד לתלמידים שמבחינתם נשאר שנה במקום ומבחינתם מה רע בקצת חופש מההורים, אני מתגעגע לילדים שלי מאור ונועם ולאשתי שרון שבביקור זה הייתה גם חולה. אני מרגיש חסר אונים שאני לא יכול לעזור ומודאג איך הדברים יסתדרו. מזל שיש הורים שתמיד עוזרים ותומכים.

הרצאה ראשונה - פיזיקת חלקיקים והחיפוש אחר חלקיק ההיגס. מטרת ההרצאה הייתה להסביר מהו חלקיק ההיגס, איך חיפשו אותו וכיצד מצאו אותו. האמת שהיו לי ציפיות שונות מההרצאה אבל מה שקיבלנו זה מה יש. ההרצאה ללא ספק הייתה יכולה להיקרא "המודל הסטנדרטי למטיבי לכת".
ביל מורי (Bill Murray) נתן הרצאה ברמה גבוהה שהייתה קשה לתלמידים והייתה תחושה של תסכול מהול בפספוס.
בכל מקרה, בואו נשאר אופטמים ומקצועיים, ההרצאה באתר התכנית - ללסרטון ולמצגת.

ביל מורי על אחד מהשקפים המובנים יותר - המודל הסטנדרטי

תמונה מגלאי האטלס המתארת "אירוע" התנגשות.
כאשר אלומות הפרוטונים מתנגשות זו עם זו, נוצרת אנרגיה אשר ממנה נוצרים (שקילות מסה אנרגיה) חלקיקים חדשים.
החלקיקים שייווצרו מאנרגיה זו תלויים בגודל האנרגיה של ההתנגשות, ככל שהאנרגיה תהיה גבוהה יותר כך ייווצרו חלקיקים כבדים יותר.

גרף המתאר את כמות האירועים למסה וניתן לראות כי "הגבעה" הקטנה מצביעה על קיומו של חלקיק חדש.

חלקיק ההיגס מתפרק מהר מאוד (בערך 10 בחזקת 20-) ולכן לא ניתן להבחין בו בגלאי.
אבל מהתאוריה (חוקי שימור ומשוואות....) אנו יכולים לדעת למה הוא יתפרק ובכך מחפשים את "טביעת האצבע" של החלקיקים אליהם הוא יתפרק.
אחד מטביעות אצבע אלו הן התפרקות ההיגס לשני בוזוני Z שכל אחד מהם מתפרק לפוטון.
כלומר, אם ימדדו בגלאי באירוע מסויים ארבעה פוטונים זה מעיד על היווצרותו של חלקיק ההיגס בהתנגשות.

הגרפים עברו בקצב מסחרר ומה שהכי תסכל את התלמידים הוא שלא היה כלל הסבר מה מתאר הגרף ומה הוא אומר.
לאחר ההרצאה ובכלל במשך היום עבודתי כמורה המלווה את התלמידים הייתה חשובה. מצד אחד אני מבין לליבם, מצד שני יש לשקף להן מה הם יכולים לקחת מהרצאה מסוג כזה ומצד שלישי האם אני בעתיד יכול להכין טוב יותר את התלמידים.
אז מה הם יכולים לקחת מהרצאה כזו? אני חושב שלראשונה התלמידים נחשפים מה זה לעשות פיזיקה. הם נחשפו לשיטות שבהם הפיזיקאים עובדים, מהחלקים התאורטיים, היישום בפועל, ניתוח הממצאים וחשיבות הסטטיסטיקה.
ממד נוסף הוא האם מה שחושבים שיודעים היום הוא התיאור המלא? אולי בפתח מגיע עידן חדש של פיזיקה? מי יודע אולי עוד 20 שנה התלמידים יגידו "היינו בהרצאה שחשבו כי ההיגס הוא....איך הכל ברור יותר עכשיו".

ההרצאה השנייה הייתה נקודת אור ראשונה (רמז שיש עוד בהמשך) - "מבוא למאיצים" מפי ג'ולידרני סימונה. הרצאה נפלאה, שמועברת בצורה ברורה, לוגית, עם חיוך ומבטא איטלקי.

אז מה צריך בשביל מאיץ?
מקור חלקיקים, מערכת מאיצה, מקום לאחסן את המאיץ ולשמור עליו ו...ריק,
או כפי שמיק היה אומר Absolotly Nothing.

סימונה מציג את המאיץ הראשון בהיסטוריה - הציקלוטרון של לורנץ (ראינו אותו בתערוכה ביום השני).
שימו לב לגודלו - כף יד ומחירו היה כ- 25 דולר.

התלמידים יצאו מאוד מרוצים מההרצאה ישר לארוחת הצהריים ולאחריה סדרה של ביקורים - מרכז המחשבים, מפעל האנטי-חומר וגלאי ה- CMS.

הכניסה למרכז המחשבים.
אולם של 20,000 מחשבים כאשר בכל מחשב לוח אם בעל 4 כניסות למעבדים שכל מעבד יש לו 4 ליבות (אני מקווה שלא רשמתי כאן שטות עם ההבנה השטחית שלי במחשבים)

אין כמו לחפש את הבית שלך ב- Google Earth.

המחשב הנייד הראשון של חברת אפל.

הביקור במרכז המחשבים, מצטער לאכזב, לא עשה לי את זה.
אבל מה שהגיע אחר כך כבר היה עולם אחר.....

הגענו למאיץ AD שהוא ראשי תיבות של AntiMatter Deccleration. כן...קראתם נכון....במקום זה מייצרים אנטי-חומר!!! במקום זה חוקרים את התכונות של אנטי-חומר!!!

ב-CERN אין מאיץ אחד גדול אלא סדרה של מאיצים. פסק זמן לשאלה - למה צריך כמה מאיצים?
מה רע במאיץ אחד גדול? ולמה לכל מאיץ רדיוס שונה?
ראשית, חלק מהמאיצים נבנו בתחילת דרכה של CERN (הראשון Proton Syncrotron נבנה בשנת 1959 ועדיין פועל!)
ותוכננו על ידי פיזיקאים מעולים.
שנית, בכל המאיצים השדה המגנטי הוא ערך נתון התלוי למעשה בטכנולוגיה. רוב המאיצים פועלים עם שדה מגנטי שערכו כ- 1Tesla (ולשם השוואה השדה המגנטי של כדה"א הוא בחמישה סדרי גודל קטן יותר) ולכן כדי שהחלקיק יהיה באנרגיה מסוימת, כלומר מהירות מסוימת, נדרש רדיוס נתון.

כבר מתחילת הסיור השלט Alpha כבר הופיע. Alpha הנו פרויקט שמטרתו לחקור את תכונות האנטי-חומר והם הצליחו לכלוא אנטי מימן למשך 1000 שניות (הם טוענים שהם יכולים יותר אבל זה הזמן שהם זקוקים לו).

למעשה אין שום מידע על תכונותיו של אנטי-חומר. האם הוא מגיב לכבידה כפי שחומר מגיב? האם רמות האנרגיה של אנטי מימן (אנטי אלקטרון שסביבו נע אנטי אלקטרון - פוזיטרון) הם כמו רמות האנרגיה של מימן?
את כל אלו חוקרים במקום זה.

אם תרצו תוכלו ללמוד על הפרויקט מהסרטון הבא (רעש הרקע בהתחלה הוא בדיוק מה ששמענו בסיור שם).

הסיור היה מאוד מעניין ומלהיב. היינו ממש בתוך המאיץ ויכולנו להתרשם מקרוב מאוד...

זהו ה- Quadropole שבעזרתו מכווצים את אלומת האנטי פרוטון.
על מנת שהחלקיקים יישארו מאוגדים יחדיו באולמה צרה יש לגרום להם לכך. זו מטרת חלק זה.
הזרם החשמלי העובר במערכת זו הוא כ- 2000 אמפר והוא דורש מוליכים רגילים
כמו נחושת ולא סופר מוליכים כמו במאיץ LHC.

חלק זה הוא החלק אשר מכופף את תנועת אלומת החלקיקים וגורמים להם לנוע במעגל
(כפי שכבר ראינו בפוסטים קודמים זה לא ממש מעגל...).

מבט מלמעלה על המתקן שבו חוקרים כיצד אנטי-חומר מגיב לגרביטציה.

נכנסו למנהרה בו נמצא המאיץ AD.
פעם ראשונה....סוף סוף משהו חדש בשבילי בביקור זה.

ניתן לראות את עקמומיותו של המאיץ המעניק לו את הצורה המעגלית משהו.
כמה אנחנו קרובים....ממש מתאפקים לא לגעת.

מערכת המגנטים אשר מאלצת את החלקיקים לנוע באופן מאוגד יחדיו.

כאשר המאיץ פועל יש קרינה אשר לא היינו רוצים להיות בקרבת המקום.
לכן יש דלתות החוסמות את הכניסה ומאפשרות רק למורשים בלבד.
ניצלנו את ההזדמנות להיכנס....

וחלק זה הסתיים עם חוש ההומור של הפיזיקאים...עכברים בכלוב וחתול שומר עליהם.

משם עלינו על אוטובוס שלקח אותנו לצרפת ולמתקן בו נמצא הגלאי CMS.
בתחילת הביקור אנו נתקלים בפוסטר בגודל אמיתי באיכות HD (אפשר לראות את הכתוב על מדבקות הציוד ההנדסי). אין ספק הגודל מרשים!

מתכוננים לירידה

נכנסו למרכז הבקרה של הגלאי, חבשנו קסדות וירדנו 100 מטר מתחת לאדמה לראות את הגלאי עצמו.

במעלית יורדים מתחת לפני הקרקע

בסיורים התחלקנו למספר קבוצות.
שאנו הגענו למטה הקבוצה הראשונה עלתה למטה.
התמונה צולמה רגע לפני שהדלתות נסגרו...

הגלאי CMS - החלקים בצבע אדום הם ברזלים לשמירת המבנה וחלקי המתכת בניהם הם גלאי המיואונים.
הגליל הלבן "היוצא" מהחלק האדום ונראה צד הימני של התמונה הוא חלק הנקרא EM calorimeter.
חלק זה "בולם" את החלקיקים המגיבים לשדה האלקטרומגנטי כמו פוטון ואלקטרון ובעזרת חלק זה מודדים את האנרגיה של חלקיקים אלו.

חלק מלהיות מדריך במקום זה גם דורש מיומנויות של צלם.
בתמונה קבוצה שחלקה מתלמידי ליאו באק וחלקה מתלמידי מרכז אילן רמון

רוצים לראות קצת על ניסוי ה- CMS? תוכלו לצפות בסרטון הבא:

סיימנו את הסיור וראינו את הקיר המורכב מתמונות קטנות של האנשים העובדים בגלאי CMS.
קל מאוד להבחין בכתוב CMS אשר מורכב מתמונות ברקע מהיר ובכל תמונה מופיעות הנשים העובדות בגלאי.
שאר התמונות, בעלות הרקע הכהה יותר, הם תמונות של הגברים העובדים בגלאי.

רצינו לסיים את היום עם נסיעה לז'נבה למתחם החלקה על הקרח. מתחם חיצוני בפארק שהיינו בו בסיור ביום א'.
חיכינו לזה כבר מהארץ לאחר ששנה שעברה המשלחת ביקרה בו והגדירה את ההחלקה על הקרח כאחד האירועים הנזכרים מהמשלחת. אבל...התברר שסיימנו מאוחר והמקום כבר נסגר. אכזבה רחפה באוויר והיה צורך להרים את המורל.
לקחתי את התלמידים לשני מקומות נחמדים (מזל שאני מכיר טוב את המקום).