ב-Online
 
 
 
 
 
 
 
לא סוף העולם 
רוץ, רוץ יא חלקיק 
 
 מאיץ ההדרונים הגדול. למה להם לרוץ, בעצם?    צילום: CERN    
לא סוף העולם |
 
דורון פישלר

עכשיו כשלא נבלענו בחור שחור, אולי כדאי להתחיל לברר: מה בעצם עושה מאיץ חלקיקים? דורון פישלר מסביר בעברית פשוטה וגם מבהיר איך זה שבדיוק עכשיו נוצר לכם חור שחור בתוך האף

 
 
 
 
 
 
 
 
 
מאיץ, אבל לא חלקיקים. יוסאין בולט
 מאיץ, אבל לא חלקיקים. יוסאין בולט 
 צילום: GettyImages 
 
יכול להיות שכל השטות הזאת בקשר לסוף העולם (ושלא יהיו ספק, זו היתה שטות) היתה, בסופו של דבר, טובה ליחסי הציבור של מאיץ החלקיקים הגדול, ושל המדע בכלל. אחרי הכל, מתי בפעם האחרונה ראיתם שידור חי בטלויזיה מניסוי מדעי? הפאניקה התקשורתית מסביב לחור השחור הדמיוני העניקה לניסוי הרבה תשומת לב, שאולי תעורר את הדמיון של כמה מדענים לעתיד. ואם ככה, אולי זה היה שווה את זה.

בכל מקרה, עכשיו כשכולנו לא נבלענו בחור שחור, אולי זה הזמן להתחיל להבין מה בעצם המטרה של מאיץ החלקיקים הענק והמפורסם שמתחת לגבול צרפת ושווייץ. תירגעו, הכתבה הזאת כתובה בעברית ולא כוללת אף נוסחה מתמטית.

אז מה עושה מאיץ חלקיקים? ובכן, הוא לוקח חלקיקים, ומאיץ אותם. Duh. השאלה היא למה היה צריך להאיץ את החלקיקים מלכתחילה. אם הם כל כך ממהרים, שיקחו מונית.

 

הגבלת המהירות של היקום, ומה שקצת יותר מהיר

איינשטיין שמיינשטיין. פרוטון שמתחמן
 איינשטיין שמיינשטיין. פרוטון שמתחמן 
 צילום: GettyImages 
 
אז בואו נסתכל קצת יותר מקרוב על המאיץ המפורסם: בגדול, זה מסלול ריצה ענק לפרוטונים (איך מוצאים פרוטון? נורא קל: לוקחים אטום של מימן, שמורכב מפרוטון אחד ואלקטרון אחד, ומסירים ממנו את האלקטרון. זהו). "תותח" יורה פרוטונים אל תוך צינור ואקום, ושם הם מתחילים לרוץ במעגל. עם כל סיבוב הם מקבלים עוד "דחיפה", ומהירותם גדלה. את התהליך הזה הם עוברים שלוש פעמים, כשבכל פעם הם עוברים למסלול גדול יותר ומקבלים מהירות גדולה יותר, עד שהם מגיעים למסלול הגדול המפורסם, שהיקפו 27 קילומטר. ועדיין המאיץ לא מפסיק להאיץ.

כאן נכנס איינשטיין לתמונה. איינשטיין, באחד מתגליותיו המפורסמות ביותר, קבע שליקום שלנו יש הגבלת מהירות שנאכפת בחומרה. אין גבול תאורטי למסה, לאנרגיה או לטיפשות האנושית, אבל יש גבול למהירות: מהירות האור. שום דבר לא יכול לנוע מהר יותר ממהירות האור. אין דבר כזה. לא קורה. נוגד את חוקי הטבע. מה שכמובן מעלה את השאלה המתבקשת והמעצבנת: אז מה קורה אם לוקחים משהו שכבר זז במהירות האור, ואז נותנים לו עוד דחיפה קטנה?

זה בדיוק מה שעושה המאיץ. הפרוטונים כבר מסתובבים בו במהירות של 99.999 אחוזים ממהירות האור. במהירות הזאת הם מקיפים את מסלול ה-27 ק"מ 11 אלף פעמים בכל שניה. ועדיין, המאיץ נותן להם בכל פעם עוד דחיפה קדימה, מאיץ אותם לנוע יותר ויותר מהר.
"אני לא יכול, אתה לא מבין שאני פשוט לא יכול?" בוכה הפרוטון המסכן והעייף.
"אין לא יכול - יש לא רוצה" עונה המאיץ, "יותר מהר! יותר מהר! יותר מהר"!
"אבל אין יותר מהר! הגעתי לגבול העליון! איינשטיין אמר!" מייבב הפרוטון.
"איינשטיין שמיינשטיין. יותר מהר, פדלאה! אתה פרוטון או סמרטוט?!".
"מניאק. בשביל מה התנדבתי לניסוי הזה בכלל", ממלמל הפרוטון בשקט, ועושה את מה שכל אחד אחר היה עושה במצבו – מתחמן.

 

מחקרים מוכיחים: ריצה גורמת להשמנה

 
כשאנחנו אומרים שמשהו זז מהר, זו דרך פשוטה לומר שהאנרגיה הקינטית שלו גבוהה. שני גורמים תורמים לרמת האנרגיה הקינטית של גוף: האחד הוא המהירות שלו, והשני הוא המאסה שלו (משקל, במילים פשוטות). אדם רזה שרץ מרחק ארוך מוציא את אותה כמות אנרגיה שמוציא אדם שמן שרץ מרחק קצר יותר, וזאת הסיבה שאתם לא רואים הרבה שמנים באולימפיאדה. כשהמאיץ צועק על הפרוטון "יותר מהר", הוא למעשה דורש ממנו להעלות את רמת האנרגיה הקינטית שלו. וכיוון שחוקי הטבע כבר לא מאפשרים לפרוטון להפוך ליותר מהיר, הוא הופך ליותר שמן.

בניגוד מוחלט לכל מה שלמדנו על כושר גופני וב"לרדת בגדול", ככל שהפרוטונים רצים יותר במעגלים, כך הם משמינים. אחרי מספיק סיבובים, יש לנו אוסף של פרוטונים כבדים פי 4,500 מכפי שהיו כשיצאו לדרך – ממש בהמות משא.

הפיזיקאים שולחים קבוצה אחת של פרוטונים כאלה לעשות את הסיבוב המעגלי הגדול בכיוון אחד, וקבוצה אחרת – לרוץ בכיוון השני. ואז, בנקודה מסוימת מתוכננת היטב מראש, הם מצליבים את המסלולים של שתי הקבוצות, וגורמים לפרוטונים השמנים שרצים בשיא המהירות להתנגש זה בזה.

 
חלק ממסלול הריצה הגדול של הפרוטונים
 חלק ממסלול הריצה הגדול של הפרוטונים   צילום: GettyImages 
 
 

חורים שחורים בתוך האף

 אדם רזה שרץ מרחק ארוך מוציא את אותה כמות אנרגיה שמוציא אדם שמן שרץ למרחק קצר יותר. כשהמאיץ צועק על הפרוטון "יותר מהר", ולפרוטון אין אפשרות - הוא הופך ליותר שמן. 
ההתנגשות בין שני פרוטונים כבדים במיוחד שנעים כמעט במהירות האור היא ארוע אדיר, ענק ואימתני. בקנה מידה תת-אטומי, כמובן. וזה קנה מידה די קטן. עם כל הדיבורים האלה על פרוטונים גדולים ושמנים, חשוב לזכור שהפרוטון הגדול ביותר עדיין קטן פי מיליארד מיליארדים מגרגר החול הקטן ביותר. את ההתנגשות האדירה והמדהימה שנוצרת בין הפרוטונים לא הייתם מרגישים גם אם היא היתה קורית לכם מול האף, או אפילו בתוך האף.

למעשה יש צ'אנס לא רע שהתנגשויות כאלה אכן קורות לכם בתוך האף מדי פעם. מתוך המספר האסטרונומי של האטומים שמרכיבים את כדור הארץ, הסטטיסטיקה מחייבת שהם יתנגשו מדי פעם. התנגשויות כאלה מן הסתם קורות מיליארדי פעמים בכל שניה, ועושות מיליארד פעמים בשניה את אותו הדבר שטובי המוחות השקיעו מיליארדי דולרים כדי ליצור. הבעיה היחידה היא שאין לאף אחד מושג איפה ומתי בדיוק יתרחשו ההתנגשויות האלה, כיוון שהאטומים לא נוהגים לפרסם את התוכניות שלהם מראש באינטרנט. מטרתו של מאיץ החלקיקים היא לגרום להתנגשויות האלה לקרות בנקודה מסוימת ומוגדרת מראש, בדיוק מתחת לגלאים, וכך לאפשר לפיזיקאים לראות מקרוב ובדיוק מה קורה כששני פרוטונים שמנים מתנגשים.

אגב, זה בערך הקטע שבו לא נוצר חור שחור שבולע את כדור הארץ. קרה לכם פעם שנוצר לכם חור שחור באף ובלע את כדור הארץ? לא? אתם בטוחים? וואלה. אז כנראה שזה לא יקרה גם הפעם.

 

איפה הוא, הבוזון הזה

בואו נחזור אחורה. למה, בעצם, צריך לגרום לפרוטונים להתנגש? למרות כל המאמץ והסבל שעוברים הפרוטונים בסיפור הזה, הם לא באמת מה שמעניין אותנו. ככל שיהיו קטנים, הפרוטונים הם לא הדברים הקטנים ביותר ביקום. הם מורכבים מחלקיקים קטנים עוד יותר: קווארקים, לפטונים, בוזונים. החלקיקים האלה הם אבני הבניין הכי בסיסיות של כל דבר שקיים ביקום - כולל רוקסן מ"היפה והחנון" - וכפי שאפשר לצפות, הם דברים מוזרים להדהים. זה התחום שבו הרצאות על פיזיקת חלקיקים נשמעות דומות להפליא לתיאור של הזיית סמים. ברצינות, אל תיכנסו לזה אפילו.

מטבע הדברים, אי אפשר ולעולם לא יהיה אפשר לראות את החלקיקים האלה באופן ישיר. אילו היתה לנו זכוכית מגדלת גדולה מספיק, הקווארקים שמהם מורכבת הזכוכית היו מסתירים לנו את אלה שעליהם אנחנו אמורים להסתכל. אפשר להסיק את קיומם מהאופן שבו חלקיקים גדולים יותר (והמילה "גדולים" משמשת כאן, כמובן, בהגדרה רחבה במיוחד) מתנהגים, אבל לשם כך צריך להביא אותם למצבים קיצוניים. הטחה של פרוטונים שמנים שנעים (כמעט) במהירות האור זה בזה היא מצב קיצוני למדי – וגם אז, זה לא שבוזון היגס החמקמק, המבוקש הגדול ביותר בעולם הפיזיקה, יקפוץ החוצה ויגיד "אוקיי! נשברתי! אני מודה, אני קיים! רק בבקשה, תפסיקו לזרוק עלי פרוטונים שמנים". התנגשות אחת לא מספיקה: צריך יהיה לתעד מיליוני התנגשויות ולנתח סטטיסטית את התוצאות כדי "לראות" את החלקיקים הזעירים באמת. זאת הסיבה שאין לכם מה לצפות לתוצאות היום בערב: שום מדען לא יופיע בטלויזיה ויספר על תגלית חדשה שתאפשר לכולנו לצאת לסוף שבוע במאדים. ייקח עוד חודשים – או, יותר סביר, שנים – עד שהנתונים יעובדו ויתברר מה, אם בכלל, יצא לנו מהמאיץ הזה.
 
זאת התוצאה: תרשים מסלולים של חלקיקים תת-אטומיים במאיץ
 זאת התוצאה: תרשים מסלולים של חלקיקים תת-אטומיים במאיץ   צילום: whileyquixote, Flickr 
 
 
 
 
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ ilan @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
 
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ ilan @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
 
 
תגובות
הוסף תגובה0 תגובות
הוספת תגובה
מאת
 
נושא
 
תוכן
 
 
 
 
תודה! תגובתך התקבלה.
התגובה תתפרסם בכפוף לתנאי האתר.
 
 
 
 
 

כל הזכויות שמורות 2011 © נענע 10 בע"מ
 
 
 
 
כל הזכויות שמורות © Nana10 בע"מ
Video powered by