وفي المسابقة، تم إجراء محاكاة لمخرجات تجربة للكشف عن جسيمات جديدة في المسرع الذي سيتم افتتاحه في عام 2007. وكان على المشاركين العثور على إبرة في كومة قش. يجب على الجميع التفكير في استراتيجيات استخراج المعلومات ذات الصلة عندما تظهر النتائج الحقيقية
دكلا أورن
الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/contsetlhc.html
نشرت لأول مرة على موقع المعرفة بتاريخ 14/12/2003
والآن ظهرت الأخبار أيضًا في "أفكار"، مجلة معهد وايزمان التي تقدم تقارير عن الابتكارات. وسنقدم أيضًا هذا التقرير - بعد الأخبار الأصلية.
الأخبار الأصلية لديكلا أورين
14/12/2003
فازت مجموعة من الفيزيائيين الإسرائيليين من قسم فيزياء الجسيمات في معهد وايزمان في رحوفوت بمسابقة دولية للتحليل التصوري للمعلومات التي سيتم الحصول عليها من تجربة أطلس في مسرع LHC في CERN، والذي سيكون أكبر مسرع في العالم العالم. وكانت المنافسة بين علماء فيزياء الجسيمات الأولية عبارة عن محاولة لمحاكاة التعامل مع التدفق الهائل للمعلومات التي قد تأتي من كاشف المسرع. تعقد جميع المجموعات المشاركة في التجربة ثلاثة اجتماعات سنويًا. وفي الاجتماع الأخير الذي عقد في براغ في شهر سبتمبر، أعلن منظمو المسابقة عن الفرق الفائزة.
في عام 2007، من المقرر الانتهاء من بناء أكبر معجل في العالم، LHC (مصادم الهادرونات الكبير) في CERN جنيف، في سويسرا، والذي سيصل إلى طاقات أعلى من أي وقت مضى. المسرع الجديد عبارة عن معجل دائري، نصف قطره 4.3 كيلومتر، حيث سيتم تسريع شعاعين من البروتونات واصطدامهما ببعضهما البعض. ونتيجة للتصادم، قد تنشأ جسيمات جديدة وغير مألوفة، والتي عند تفككها، ستتسبب في تكوين مئات الجسيمات. ويسمى كل تصادم من هذا القبيل "الحدث". سيكون من الممكن "رؤية" منتجات الاصطدام باستخدام كاشفين متطورين للجسيمات يتم بناؤهما في نفس وقت المسرع وسيتم تثبيتهما فيه. وفي إحداها، والتي تسمى أطلس، هناك ثلاث مجموعات بحثية إسرائيلية شريكة. البروفيسور إيهود دوشوفاني من قسم فيزياء الجسيمات الأولية في معهد وايزمان، وهو عضو في الفريق الفائز، يلقي كلمة القبول ويقول إن إعادة إنشاء العملية التي حدثت بسبب الاصطدام عن طريق قياس مئات الجسيمات المنبعثة يشبه محاولة إعادة ربط جسم غير معروف الشكل مصنوع من الزجاج الناعم الذي تم تحطيمه إلى قطع.
إذا لم يكن تعقيد كل حدث على حدة كافيا، ففي التجربة سيحدث حوالي مليار حدث في الثانية. فقط بعضها يعتبر مثيرا للاهتمام. ولذلك، فإن إحدى المشاكل الرئيسية ستكون التعامل مع كميات المعلومات واستخراج الأحداث المثيرة للاهتمام حقًا. نشأت الحاجة إلى إيجاد طرق لتصفية كل ضوضاء الخلفية من ناحية، وتحديد الأحداث المثيرة، مثل العثور على هيجز بعيد المنال أو علامات وجود التناظر الفائق، من ناحية أخرى.
ولتلبية هذه الحاجة، نظمت فابيولا جيانوتي، منسقة الفيزياء في أطلس، وإيان هينكليف، منسق محاكاة أطلس، "اختبار تحليل أطلس الأعمى". كان للمسابقة هدفين رئيسيين. أحدهما هو اختبار استراتيجيات تحليل المعلومات، والآخر هو الاستمتاع. قام جيانوتي وهينشليف بإنشاء عينات من هذا النوع من المخرجات ليتم استلامها من الكاشف في بداية التجربة. وللقيام بذلك، استخدم المعرفة الفيزيائية الموجودة، أي النموذج القياسي الذي يصف الجسيمات الأولية وتفاعلاتها، لإنشاء محاكاة للأحداث. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام نماذج مختلفة، والتي تخمن الفيزياء خارج النموذج القياسي، لمحاكاة الأحداث التي قد يتم فيها اكتشاف فيزياء جديدة. بعد ذلك، أرسل جيانوتي وهينشليف عمليات المحاكاة إلى الفيزيائيين المشاركين في التجربة، وهم حوالي 2000 فيزيائي من 34 دولة حول العالم، بما في ذلك إسرائيل. وطُلب من المجموعات فك رموز المعلومات، واكتشاف الفيزياء الجديدة التي تم تشفيرها، وكتابة مقال علمي يشبه المقال حول الاكتشافات.
المشكلة الأولى التي كان لا بد من معالجتها هي قراءة المعلومات. هذا لم يكن شيئا صغيرا. وكانت هناك مجموعات سقطت في هذه المرحلة. بعد حل هذه المشكلة، كانت العقبة التالية هي محاولة التعرف على الفيزياء المشفرة حديثًا. مرة أخرى، هذه ليست مهمة بسيطة، لذا فإن إجراء المسابقة يعد بمثابة إعداد جيد للتجربة الحقيقية. على سبيل المثال، حاولت إحدى المجموعات قياس دوران جسيم جديد "اكتشفوه" وخلصت إلى أنه ليس له دوران، ولكن في النهاية اتضح أن له دورانًا قدره وحدة واحدة.
وتوصل الفريق الإسرائيلي الفائز - أرييه ميلاميد، وبيتر رانكل، وليديا زيوكوفيتش، ومايكل ريفلين، وعيلام جروس، وإيهود دوشوفاني من قسم فيزياء الجسيمات الأولية في معهد وايزمان في ريهوفوت - إلى استنتاج مفاده أن جسيمين جديدين مخفيان في المعلومات. كما "اكتشفت" مجموعة جامعة كامبريدج في إنجلترا نفس الجسيمات، لكن معهد وايزمان أضاف وادعى أن هناك جسيمًا آخر مخفيًا في المعلومات - ولم يتمكنوا من التعرف عليه في الوقت القصير المخصص، وبالفعل كان كذلك. ولم يتمكن أي من المشاركين في المسابقة من التعرف على الجسيم الآخر. وكتبت المجموعة مقالاً في حوالي ثلاث عشرة صفحة. تم تخصيص إحدى الفقرات لواحد من أكثر الأشياء الممتعة، والتي توضح مدى تعقيد وتعقيد المعلومات: واجهت المجموعة حدثين غريبين لم يتمكنوا من تفسيرهما. وبعد انتهاء المسابقة، أصبح من الواضح أن المنظمين أنفسهم لم يعرفوا معنى هذه الأحداث الغريبة.
"من الجميل أن تشارك فرق من جميع أنحاء العالم الغربي في المسابقة - جميع الدول الأوروبية والولايات المتحدة وكندا واليابان"، يقول دوشوفني، "والذين نجحوا هم في الواقع نحن من إسرائيل". يعتزم منظمو المسابقة تكرار المسابقة واستخدام المزيد والمزيد من المعلومات المعقدة.
ومن أهداف تجربة الأطلس هو البحث عن جسيمات جديدة، مما سيثبت صحة النظريات التي تتجاوز النموذج القياسي. إحدى هذه النظريات هي نظرية التناظر الفائق، وهي نظرية تتنبأ بوجود شريك لكل جسيم في النموذج القياسي، وهو شريك يختلف عنه في الدوران. الدوران هو خاصية جوهرية للجزيئات. الجسيمات ذات الدوران، والتي هي عدد صحيح، تسمى البوزونات. وعلى النقيض من ذلك، فإن الجسيمات التي لها نصف دوران أو مضاعفات فردية لها تسمى فرميونات. يتوافق التناظر الفائق مع كل بوزون له دوران كامل، وجسيم له نصف دوران، ولكل فيرميون له نصف دوران، وجسيم له دوران كامل. وبصرف النظر عن الاختلاف في الدوران، تختلف الجسيمات فائقة التناظر عن نظيراتها في شبكتها - فالجسيمات فائقة التناظر أثقل. لاكتشاف جسيم فائق التناظر، وهو أمر لم يتم اكتشافه بعد، هناك حاجة إلى مسرع يمكنه الوصول إلى طاقات عالية للغاية. في الواقع، سيصل المصادم LHC إلى طاقات قدرها 7 تيرا إلكترون فولت (eV هي وحدات طاقة، إلكترون فولت واحد يعادل الطاقة التي ستضاف إلى الإلكترون نتيجة التسارع بفارق جهد قدره فولت واحد) لكل جسيم الحزم. وهذه كمية من الطاقة تعادل 10 مليارات بطارية (!)، كما يقول البروفيسور دوشوفني.
"إن التجربة التي سنقوم بها في LHC مميزة للغاية. وعلى الرغم من أننا لا نعرف ما الذي سينكشف فيه، إلا أن هناك شبه يقين بأنه سيتم الكشف عن شيء مهم. لدينا كل المؤشرات التي تشير إلى أننا سنكتشف أشياء مهمة. إن الزيادة الكبيرة في الطاقة واعدة للغاية." يقول دوشوفني ويضيف: "النظرية الحالية غير مكتملة. إن حل النقص يكمن في مدى الطاقات التي ستصل إليها التجربة. إنها تجربة ممتعة، والشعور هو أن شيئًا جيدًا سيخرج منها".
الخبر نيابة عن معهد وايزمان كجزء من "أفكار" - يناير 2004
عرض هيجز
حصل الباحثون والطلاب في معهد وايزمان على المركز الأول في المسابقة
الدولية لاكتشاف "جسيم مادة وهمي"
يقول البروفيسور إيهود دوشوفني من معهد وايزمان للعلوم عن مسرع الجسيمات الجديد الذي يتم بناؤه الآن في المختبر الأوروبي لأبحاث فيزياء الجسيمات (CERN، على الحدود الفرنسية السويسرية): "ستكون هذه الآلة الأكثر تعقيدًا على الإطلاق". ويستعد أكثر من 2,000 عالم فيزياء من نحو 50 دولة لإجراء سلسلة من التجارب باستخدام هذا المسرع - الذي سيكتمل بناؤه عام 2007 - من بين أمور أخرى، لاكتشاف أدلة على وجود جسيم "هيغز". والذي حسب النظرية الفيزيائية المتعارف عليها ("النموذج القياسي") هو المسؤول عن وجود كل الكتلة في الكون.
بالإضافة إلى بناء المسرع، يعمل الفيزيائيون في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك معهد وايزمان للعلوم، على بناء مكونات مختلفة في كاشف الجسيمات المسمى ATLAS. وهذا الكاشف الذي سيحدد ويسجل نتائج اصطدامات الجسيمات التي ستحدث في المسرع، سيستقبل في أي لحظة كمية من المعلومات أكبر من كمية المعلومات المتدفقة عبر جميع شبكات الهاتف في العالم مجتمعة. ومن هذا يتبين أن التحدي الكبير الذي سيواجه العلماء سيكون ضرورة معالجة وفك رموز هذا الكم الهائل من المعلومات، واكتشاف فيها ظواهر لم يتم رصدها بعد؛ على سبيل المثال، النتائج التي تشير إلى وجود جسيم "هيغز".
والسؤال هو، كيف يمكن تحديد وتفسير ظاهرة تمت ملاحظتها لأول مرة بشكل صحيح؟ ومن أجل الاستعداد لهذه المواجهة، قررت المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) إجراء تجربة "جافة": إنشاء تدفق معلومات وهمي في كمية وطبيعة تدفق المعلومات التي ستتدفق من كاشف ATLAS في التجربة الحقيقية، ومحاولة معالجة وفك رموز هذه المعلومات الوهمية، والكشف فيها عن ظواهر قد تدل على وجود جسيم (وهمي) جديد. يحتوي تدفق المعلومات الوهمي هذا على ملايين الأحداث، وتم إخفاء عدة أدلة على وجود جسيم وهمي جديد فيه. وعرضت المعلومات الأولية على عشرات المجموعات من الباحثين الشباب والطلاب من الجامعات والمعاهد البحثية في أنحاء مختلفة من العالم، الذين تنافسوا فيما بينهم في تحليل المعلومات و"اكتشاف" الجسيم الوهمي الجديد.
وفي ختام المسابقة الدولية شارك مجموعة من الباحثين من معهد وايزمان للعلوم، بتوجيه من البروفيسور ايهود دوشوفني والبروفيسور عيلام جروس، وبمشاركة باحث ما بعد الدكتوراه الدكتور ميخائيل ريفلين، و طلاب البحث أرييه ميلاميد كاتز، ليديا زيوكويتز، وبيتر رانكيل، حصلوا على المركز الأول. وحصلت معكم أيضًا مجموعة من الباحثين من جامعة كامبريدج بإنجلترا على المركز الأول. الجائزة الأولى، لعبة تفكير خشبية، معروضة حالياً في قاعة الندوات الخاصة بالمجموعة. يواصل أعضاء المجموعة الاستعداد للأمر الحقيقي، أي تدفق المعلومات الذي سيأتي من تجربة مسرع الجسيمات الجديد الذي سيبدأ العمل في عام 2007.
مقال عن المسابقة في مجلة "نيوساينتست"
الصفحة الرئيسية للمسابقة
الصفحة الرئيسية لتجربة الأطلس
خبير فيزياء
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~710060735~~~95&SiteName=hayadan
