الدكتور إنريكي كروموفيتش، الذي حصل على درجة الدكتوراه في التخنيون وذهب إلى وظيفة في جامعة ديوك دون الانتقال من CERN، يتحدث عن الإثارة في يوم تحليل البيانات من التجربة على أمل ظهور بيانات تشير إلى جسيمات جديدة
في المقالات السابقة من السلسلة، تحدثنا عن العلماء الإسرائيليين الأربعة الكبار في CERN، لكن إسرائيل ممثلة في معجل الجسيمات بعشرات من طلاب الدكتوراه وطلاب ما بعد الدكتوراه، كل منهم يقدم منظورًا فريدًا في المجمع الواسع الذي يضم آلاف العلماء والمهندسين والفنيين من جميع أنحاء العالم.
شاء القدر، وقبل أيام قليلة من نشر هذا المقال، ادعى باحثون من تجربة أخرى في CERN، المعروفة باسم LHCb، أن اكتشف أدلة على الفيزياء الجديدة
المزيد عن هذا الموضوع على موقع العلوم
- الرئيس التنفيذي لشركة Cern رولف هوير: حلمي هو العثور على أول جسيم للمادة المظلمة. المقال الأول بعد جولة في مرافق سيرن
- تلاحظ جولة CERN الجزء الثاني: الباب المؤدي إلى الانفجار الكبير
- ملاحظات جولة CERN، الجزء 3 هل سنبحر فقط إذا علمنا أن هناك أمريكا عبر المحيط؟ البروفيسور إليعازر رابينوفيتش من الجامعة العبرية يتحدث عن أهمية العلوم الأساسية (Gallery - LHC)
- ملاحظات جولة CERN الجزء الرابع - البروفيسور إيلام جروس: اكتشاف هيجز هو بداية العلم الجديد في القرن الحادي والعشرين
في نهاية إبريل/نيسان، نظمت الأكاديمية الوطنية للعلوم والفنون جولة للصحفيين الذين (أيضًا) يكتبون عن العلوم في مرافق المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) في جنيف. والتقى أعضاء الوفد وجلالة الملك من بينهم بالرئيس التنفيذي للمنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) والعلماء الإسرائيليين العاملين في المنشأة، وقاموا بجولات في المرافق المختلفة. أحد هؤلاء العلماء هو كروموفيتش، 33 عامًا، متزوج، ولد في المكسيك وجاء إلى إسرائيل كجزء من مشروع علمي للمدارس الثانوية يسمى SciTech في عام 1997. وقع في حب التخنيون وعاد إلى إسرائيل فور تخرجه من المدرسة الثانوية. المدرسة - بعد مرور عام. في التخنيون درس الدرجات الثلاث في كلية الفيزياء، وفي الدرجات العليا تخصص في فيزياء الجسيمات، تحت إشراف البروفيسور يورام روزن والبروفيسور شلوميت تيريم. واليوم لا يزال في CERN كجزء من برنامج ما بعد الدكتوراه المحتمل في جامعة ديوك الأمريكية. وهو يقود فريقًا مكونًا من 16 باحثًا من جميع أنحاء العالم: ويضم الفريق باحثين من جميع أنحاء العالم - اليابان وفنزويلا وإيطاليا وإنجلترا وبالطبع الولايات المتحدة الأمريكية.
"في مسرع الجسيمات نبحث عن فيزياء جديدة. نحن متحمسون للغاية للبحث عن الفيزياء الجديدة على الرغم من أن النموذج الأساسي للفيزياء - النموذج القياسي - يعمل بشكل جيد. ومع ذلك، هناك أشياء لا يمكن تفسيرها في إطارها، مثل المادة المظلمة، وعدم القدرة على إدراج الجاذبية ضمن وصف الجسيمات، وبالإضافة إلى هذه القضايا التجريبية، هناك أيضًا مشكلة نظرية تعرف باسم "مشكلة التسلسل الهرمي" ".
لشرح مشكلة التسلسل الهرمي، يبدأ الدكتور كروموفيتش من الاكتشاف الأخير لجسيم هيغز، الذي تبلغ كتلته حوالي 125 GEV. ووفقا لنظرية الكم، كان من المفترض أن تكون كتلة بوزون هيغز أكبر بكثير، وهناك عامل ما يلغي هذا التأثير. وقد يكون هذا أحد الأدلة على وجود فيزياء أخرى مسؤولة عن هذه الظاهرة".
أبعاد إضافية وصلاحيات جديدة
"نحن نبحث عن جسيم ثقيل للغاية ينقسم إلى جسيمات من النموذج القياسي، عندما لا يمكن التنبؤ بخصائص ذلك الجسيم في إطار النموذج القياسي." يشرح الدكتور كروموفيتش.
هناك عدة نظريات للتنبؤ بخصائص الجسيم - منها على سبيل المثال النظريات التي تتضمن أبعادا إضافية والتي بموجبها لا يتكون الكون من ثلاثة أبعاد مكانية وبُعد واحد زماني فقط. ووفقا للنظرية هناك أبعاد إضافية مع خصائص أخرى، وإذا تم اكتشاف هذه الجسيمات، فسيكون هذا دليلا على النظرية. والاحتمال الآخر هو أن هناك قوى جديدة لم نشهدها حتى الآن. من الممكن أن الهيجز ليس جسيمًا فريدًا بل جسيمًا معقدًا، أي أنه عبارة عن عدة جسيمات تبدو لنا كجسيم واحد. على الرغم من وجود أدلة قوية على أن هيغز ليس جسيمًا معقدًا، إلا أن هذه الفرضية لا تزال قيد الاختبار.
كيف يتم ذلك من الناحية الفنية؟
كروموفيتش: "نظرًا لأن الجسيمات ثقيلة جدًا، فإننا نحتاج إلى الكثير من الطاقة لإنتاجها. نحن نتسبب في اصطدام البروتونات لإنتاج هذه الجسيمات الثقيلة. مثل كل شيء في فيزياء الكم، هناك فرصة معينة لإنتاج مثل هذه الجسيمات، ولكن هناك خطر عدم إنتاجها في معظم الحالات. يجب إجراء العديد من الاصطدامات بحيث يتم إنتاج مثل هذه الجسيمات في جزء صغير من الحالات. في منشأة أطلس، نقوم بتصوير كل تصادم من هذا القبيل، ونجمع البيانات ونحللها للتحقق مما إذا كانت الجسيمات التي تهمنا قد تشكلت أم لا. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن نفحص العديد من حالات نشأة كل نوع من الجسيمات حتى نعرف يقينًا أنها ليست تقلبات إحصائية. يُنتج المسرع 20 مليون تصادم في الثانية، لكن جزءًا صغيرًا منها فقط قد يكون مثيرًا للاهتمام. نحن نقوم بتشغيل آلية تتحقق بسرعة من البيانات الناتجة عن الاصطدام وتضمن الاحتفاظ ببضع مئات من الاصطدامات في الثانية فقط في نظام الكمبيوتر الخاص بنا. يمكن اعتبار أطلس بمثابة كاميرا رقمية توفر لنا نقاطًا في الفضاء، ونحتاج إلى ربط كل هذه النقاط بمسارات حتى نتمكن من استعادة الجزيئات منها. والخطوة التالية هي تحليل هذه البيانات الذي يسمح لنا في النهاية بتحديد موقع الظواهر النادرة بين كل هذه الكمية الهائلة - الجسيمات التي يتم إنشاؤها بتردد أقل من واحد لكل تريليون."
هل لا تواجه القيود المادية لأداء المسرع؟
"نحن نحاول تحليل كل ما تسمح لنا التجربة بالحصول عليه في الوقت الحالي. لدينا حد لطاقة المسرع والكمية الإحصائية للبيانات التي يمكننا جمعها. نقوم بتحليل البيانات ومن ثم نستخلص نتيجة تسمح لنا باستبعاد النظريات البديلة التي، لو كانت موجودة، كان يجب أن يتم الكشف عنها عند هذه الطاقات، وبالتالي نقوم بتضييق النطاق. النقطة المهمة هي أنه بعد رفض النظرية، يأتي العلماء النظريون الذين صاغوها ويقومون بإجراء تغييرات عليها تسمح لها بالبقاء على قيد الحياة، على الرغم من حالتها المحتضرة.
"بالإضافة إلى عملي كعالم فيزياء، فأنا منخرط أيضًا في التخطيط للترقية التالية للمسرع، والتي تتضمن بناء كاشف جديد، لذلك يجب أن أكون حاضرًا هناك. ما يميز هذه المهنة هو أن المساحة التي نتعامل فيها واسعة جدًا، وهناك دائمًا مجموعة واسعة من الأشياء التي يتعامل معها الجميع، وإنه لشرف كبير أن نكون قادرين على التعامل في جميع هذه المجالات. في أحد الأيام تكون في المختبر لتطوير نموذج أولي للكاشف، وفي يوم آخر تتعاون مع العديد من الأشخاص في مشاريعهم، وفي يوم آخر تقوم بتوصيل الكابلات في تجربة، وفي يوم آخر تجلس لكتابة تحليل البيانات. "
هل ستجعل ترقية المسرع من الممكن العثور على فيزياء جديدة؟
كروموفيتش: "ليس من الضروري أن تعطينا الطبيعة فيزياء جديدة في التجربة التالية بالضبط. أنا لا أوقع أننا سوف ننفق أي شيء. كان لدى هيجز أيضًا دليل غير مباشر على وجود كتلة في نطاق معين، ولكن حتى عثرنا عليه لم نكن متأكدين من أننا سنعثر عليه. عملية تحليل البيانات هي تجربة مزدوجة التعمية. ومن أجل عدم رشوة أنفسنا، نقوم بتخطيط البيانات في محاكاة، وبعد ذلك نطلب موافقة شراكة CERN، وعندها فقط نفتح بيانات الحقيقة. تستمر المحاضرة عدة ساعات، نحرص خلالها على معرفة ما إذا كان قد تم اكتشاف فيزياء جديدة. في أغلب الأحيان لا يتم اكتشاف أي شيء، ولكن في بعض الأحيان يتم اكتشاف ظاهرة جديدة. إنه شعور رائع أن أكون هناك في هذا الوقت."
هل يجب أن نكون هنا أم يمكن إنجاز العمل من التخنيون أو الدوق؟
"إن وجودك هناك له معنى كبير لأن الكثير من الفيزياء تحدث في الكافتيريا، حيث تجلس مع شخص ما ويمكنك الخروج بأفكار. التفاعل التلقائي مهم جدًا للفيزياء، مع عصر الإنترنت بأكمله. وعلى الرغم من أننا نعمل ضمن فريق موزّع للغاية، إلا أنه مع كل هذا لا يوجد بديل عن الاجتماعات غير الرسمية التي قد تؤدي إلى موضوعات مثيرة للاهتمام للبحث."
