פיזיקה של אנרגיות גבוהות - פעילות ישראל ב-CERN
רשימת קיצורי מקלדת
שנה גודל כתב: + -

פיזיקה של אנרגיות גבוהות - פעילות ישראל ב-CERN

פיזיקה של אנרגיות גבוהות - פעילות ישראל ב-CERN
 
קול קורא לשנת 2021 למענקי מחקר בפרויקט ATLAS במאיץ החלקיקים ב- CERN
 
הוועדה הלאומית לאנרגיות גבוהות מפרסמת בזה קול קורא המיועד למדענים העורכים מחקר ניסיוני בפרויקט ATLAS במעבדות CERN למתן מענקי מחקר בסכום של עד 20,000 דולר ארה"ב לשנה אקדמית לכל מענק.
 
ניתן לפנות בבקשה לתמיכה לשימוש במענקים גם לשם מחקרים לתכנון ובניה של גלאים חדשים במסגרת בחינת היתכנות מאיצים עתידיים.
המענקים מיועדים למחקרים דו-שנתיים בתחום הפיזיקה הניסיונית של אנרגיות גבוהות, ומטרתם לעודד פעילות מחקרית בפרויקט ATLAS ישראל במתקן מאיץ החלקיקים ב- CERN. ניתן להשתמש במענקים גם לשם בחינת התכנות מאיצים עתידיים.
 
המחקרים מיועדים להתבצע בשנה האקדמית הקרובה (1 באוקטובר 2021 עד 30 בספטמבר 2022) ובשנה האקדמית שאחריה (1 באוקטובר 2022 עד 30 בספטמבר 2023).
 
מועד אחרון להגשת בקשות: 11 באפריל 2021
את הבקשות למענקים יש לשלוח לפי ההנחיות הפרטניות לרכזת החטיבה למדעי הטבע ד"ר יעל בן חיים בדוא"ל: yaelb@academy.ac.il.
 

פיזיקה של אנרגיות גבוהות – פעילות ישראל ב- CERN 

פיזיקת החלקיקים האלמנטריים חוקרת את מרכיבי היסוד של גרעיני האטום ואת הכוחות הפועלים בהם באמצעות מאיצים בעלי אנרגיות גבוהות מאוד. המעבדה המובילה בעולם בחקר החלקיקים האלמנטריים - The European Particle Laboratory) CERN) - נמצאת בז´נווה שבשווייץ, והיא גוף בין-לאומי.
 
בשנת 1990 חתמה ישראל על הסכם הצטרפות ל-CERN במעמד משקיף, המאפשר למדעני ישראל גישה חופשית למתקני המעבדה. הגוף המייצג את ישראל ב-CERN והמוביל את הפעילות המדעית הניסויית שבו הוא הוועדה הלאומית לאנרגיות גבוהות, ואת חבריה ממנים נשיא האקדמיה ושר המדע. בראש הוועדה עומד פרופ' מרק קרלינר.
 
בשנים האחרונות נבנה ב-CERN המאיץ LHCי(Large Hadron Collider). בספטמבר 2008 נעשתה הרצת מבחן למאיץ והיא עברה בהצלחה. לדברי אנשי CERN, כמיליארד איש צפו בטקס ההשקה של המאיץ. ההשקה עוררה הדים רמים, גם בישראל. כעשרה ימים לאחר ההשקה קרתה תקלה במאיץ בקטע בן עשרים ס"מ מתוך עשרים ושבעה הקילומטרים שלו. התקלה תוקנה בעלות של עשרות מיליוני דולרים. עקב התקלה נדחתה הפעלת המאיץ בכשנה, והוא חזר לייצר התנגשויות בין חלקיקים בחורף 2009 תוך יצירת התנגשויות באנרגייה הגבוהה ביותר שהושגה במאיצים אי פעם. לכל אחת מהאלומות אנרגייה של Tev 3.5. לתקלה גם פן חיובי - היא זימנה למדענים אפשרות לתקן ולשפר את המערכות הניסיוניות.
 
שותפות ישראל ב-LHC באה לידי ביטוי במסגרת תאגיד הגלאי הענק אטלס (ATLAS), ותרומתה הייחודית היא בניית גלאים בשביל אטלס. הגלאים פותחו ונבנו במעבדה במכון ויצמן למדע. קודם העברתם ל-CERN הם נבחנו במעבדות באוניברסיטת תל-אביב ובטכניון. בשנת 2008 הושלמה ב-CERN הרכבת הגלאי TGC, שהוא חלק מגלאי הענק אטלס. המערכת שהותקנה ואטלס הורדו למעבה האדמה. המערכת נבחנת מסוף שנת 2009 ונראה שהיא מתפקדת בשלב זה בהצלחה. בראש הקבוצה הישראלית ב-CERN עומד פרופ' גיורא מיקנברג, ושותפים בה מדענים, מהנדסים וטכנאים ממכון ויצמן למדע, מהטכניון ומאוניברסיטת תל-אביב. ות"ת מממנת פעילות זו באמצעות הקרן הלאומית למדע.
 
במאי 2005 התקיימה באקדמיה פגישה בין הוועדה הלאומית לאנרגיות גבוהות וחוקרים ישראלים ובין הוועדה האירופית המצומצמת למאיצי העתיד RECFAי(Restricted European Committee of Future Accelerators), ובה נדונה הפעילות הישראלית באטלס. בשנת 2006 הזמינו האקדמיה והקרן הלאומית למדע ועדת ביקורת בין-לאומית שתבחן את איכות התרומה הישראלית למיזם אטלס ואת התכניות העתידיות בתחום. בעיקר נתבקשה הוועדה לבחון את הצטרפות המדענים הישראלים למיזם הייחודי גריד (GRID) שמקימה CERN, שיאפשר ניתוח הממצאים הצפויים להגיע לאחר שיחל המאיץ LHC בפעולתו. בראשית שנת 2007 הגישה הוועדה דוח ובו הביעה את הערכתה על המחקר הניסיוני והתאורטי בפיזיקה של אנרגיות גבוהות במדינת ישראל, ושיבחה את הישגי המדענים הישראלים משלוש האוניברסיטאות המעורבות. הוועדה הביעה תמיכה נחרצת במתווה התכנית המדעית העתידית. בעקבות הדוח החליטה ות"ת לאפשר למדענים הישראלים להצטרף לגריד. ההשהיה בפעולת המאיץ עצמו אפשרה לשפר את יכולות מערכת המחשוב.
 
בשנים 2011-2010 הועלתה רמת הבהירות של המאיץ עלייה ניכרת. קודם לכן תפקד המאיץ באנרגייה של 3.5 Tev. לאחר מכן הועלתה האנרגייה של המאיץ ל-4.0 Tev לכל אלומת פרוטונים, ובעקבות שדרוג זה הצליחו המדענים ב-CERN, בחודש יולי 2012, לאשר את גילויו של חלקיק חדש. במשך התקופה שחלפה מאז הצטרפו נתונים נוספים שקבעו כי מסת החלקיק היא 126-125 Gev. כמו כן קיימת עדות בעלת משקל שלחלקיק זה תכונת ספין אפס וזוגיות חיובית. תכונות אלה ואחרות מעידות שהחלקיק שהתגלה הוא אכן החלקיק הסקלארי המעניק מסה לחלקיקים אחרים.
 
בפברואר 2012 הופסקה פעילות המאיץ לכשנתיים כדי להגדיל את האנרגייה שלו לכדי 7 Tev לכל אלומת פרוטונים.
 
הפעילות הישראלית כוללת את תחזוקת הגלאים (שבנו המדענים הישראלים), אך מרכז הכובד שלה הוא בשלב שבו יש לנתח את תוצאות האמת המתקבלות מהמאיץ. לשם כך נעזרים המדענים הישראלים במערכת הגריד שאליה הצטרפו בשנת 2007. בשנים האחרונות חל שיפור רב בשיתוף הפעולה וההכרה בפעילות בתוך ישראל וכן ביחסים שבין ישראל לעולם, המאפשרים לפיזיקאים הישראלים למצב עצמם בעמדה המאפשרת התקדמות רבה בעבודה על גילוי פיזיקה חדשה ב-CERN. ואכן, מדענים ישראלים מילאו תפקיד מרכזי הן בבניית המערכת שאפשרה את גילוי החלקיק הסקלארי והן בניתוח הנתונים שהביאו למסקנה של גילוי החלקיק החדש.
 
בשנת 2010 אירחה האקדמיה כוח משימה של מועצת CERN. אנשי הכוח התארחו גם אצל נשיא המדינה וביקרו במכון ויצמן למדע, בטכניון, באוניברסיטת תל-אביב ובמעבדות היי טק ישראליות במקומות שונים בארץ. הוועדה כתבה דוח חיובי לישראל הן על הישגיה המדעיים ותרומתה ל-CERN והן על הישגיה התעשייתיים.
 
בעקבות זאת ובעקבות מהלכים מדיניים שעשתה ישראל החליטה מועצת CERN בדצמבר 2010 על מועמדות ישראל לחברות מלאה לפי תקנון CERN. ממשלת ישראל החליטה לאשר את הצטרפות ישראל כחברה מלאה ב-CERN וקבעה את החלוקה התקציבית של מימון דמי החברות בה, ולפיה הות"ת ומשרד התמ"ס מממנים את הרוב, ושותפים לו גם משרדי האוצר, החוץ, המדע ומשרד ראש הממשלה.
 
בשנת 2011 עברה ישראל למעמד של חברה מלאה בדרך לחברות מלאה, ובמאי 2013 הגיעה לישראל ועדה סוקרת של CERN כדי לחבר דוח שיימסר למועצת CERN. בעקבות הפעילות, בישיבה שהתקיימה בדצמבר 2013 החליטה מועצת CERN פה-אחד לקבל את ישראל כחברה מלאה בארגון. בכך הפכה ישראל לחברה ה-21 ב-CERN, ולמדינה הראשונה שהצטרפה לארגון מאז 1999.
 
האקדמיה הזמינה ועדת ביקורת בין-לאומית לבחון את הישגי ישראל בתחום. הוועדה, בראשותו של פרופ' סרג'יו ברטולוצ'י, התכנסה ב-29 באפריל – 1 במאי 2012, נפגשה עם מדענים, אנשי האקדמיה ואנשי ות"ת והגישה דוח לנשיאת האקדמיה פרופ' רות ארנון. הוועדה שיבחה את הישגי המדענים הישראלים ב-CERN ואימצה את תכנית החומש שהגישו. בעקבות הדוח החיובי של הוועדה הבין-לאומית פעלה הוועדה הלאומית לאנרגיות גבוהות של האקדמיה ומשרד המדע אצל ות"ת, הטכניון, מכון ויצמן למדע ואוניברסיטת תל-אביב לאשר את התכנית התקציבית שאפשרה חתימת הסכם בדבר השתתפות המדענים הישראלים בשדרוג גלאי אטלס בעשור הבא.
 
במשך השנים 2015-2013 עבר המאיץ ב-CERN שדרוג כדי שיוכל לפעול באנרגייה שבה תוכנן לפעול מלכתחילה - Tev 7. מטעמי זהירות תהיה בשלב הראשון האנרגייה Tev 6.5 לאלומה, ובסך הכול -  Tev 13. בעקבות התאונה שעבר המאיץ הוא פעל עד סוף שנת 2012 בכמחצית האנרגייה המתוכננת. אמנם הגברה ניכרת של שטף הפרוטונים המתנגשים אפשרה את גילוי חלקיק ההיגס גם באנרגייה ה"נמוכה" (אך הגבוהה ביותר שיוצרה בידי בני אנוש), אך היא הגבילה את היכולת לגלות חלקיקים חדשים. בשנת 2013 הוחל בעבודת שדרוג הגלאים והתאמתם לפעולה באנרגייה החדשה, בין היתר על סמך לקחים שהופקו מהפעילות שנעשתה עד סוף 2013. לקבוצה הישראלית מיועד תפקיד חשוב בשדרוג גלאים באטלס. הוועדה הלאומית סייעה כאמור בהעמדת התקצוב הדרוש למדענים הישראלים. עד להפסקת פעולתו לשם השדרוג ב-2012 ייצר המאיץ כ-4% מההתנגשויות שלהן תוכנן. בשנים הקרובות ייעשה מאמץ להשלים את החסר. במאי 2015 עבר המאיץ הרצה מחודשת, ובתוך חודשים ספורים הוא מתוכנן לייצר התנגשויות שיפתחו צוהר לתחום אנרגייה לא נודע.
 
ישראל כחברה ב-CERN
 
ב-15 בינואר 2014 הונף דגל ישראל ב-CERN בטקס צירופו אל 20 דגלי המדינות החברות האחרות ב-CERN. זאת לאחר שבדצמבר 2013 הוכתרו בהצלחה המאמצים שנמשכו שנים רבות להביא את CERN לקבל במועצה את ישראל כחברה מלאה. קבלת ישראל אושרה כנדרש פה אחד (עשרים מדינות) בהצבעה חשאית במועצת CERN. פעילות נחושה ומאומצת, בהובלתם של יו"ר הוועדה פרופ' אליעזר רבינוביץ ושל פרופ' גיורא מיקנברג, הולידה שיתוף פעולה יוצא דופן בין גופים רבים, ובהם האקדמיה, ות"ת ומשרדי האוצר, הכלכלה, החוץ, המדע, המשפטים, ביטחון הפנים ומשרד ראש הממשלה, ושיתוף פעולה זה אפשר את ההצלחה.
 
בשנת 2015 החל המאיץ המשודרג בהצלחה בפעולתו באנרגיות הגבוהות. התקבלו תוצאות חדשות רבות - חלקן עורר תקוות לתגליות חדשות. במהלך שנת 2016 צפוי להתברר אם היו תקוות אלו מוצדקות. בשיתוף פעולה עם הוועדה לאנרגיות גבוהות ביקשה האקדמיה מפרופ' Peter Jenni, המדען שמילא את התפקיד המרכזי בתכנון גלאי הענק ATLAS ובבנייתו, ללוות ולבקר את פעילותה של קבוצת אטלס ישראל. פרופ׳ Ian Bird, הממלא תפקיד מרכזי במערך המחשוב של CERN, נתבקש לנטר את פעילות הגריד באטלס ישראל. שניהם הסכימו לקבל על עצמם את התפקיד. שניהם ביקרו בארץ ויצרו קשר עם המדענים הישראלים גם ב-CERN. שניהם הגישו דוחות לוועדה לאנרגיות גבוהות ולאקדמיה.
 
שנת 2015 ראתה עיכובים בפעילות השדרוג של הגלאי אטלס בכלל ושל אטלס ישראל בפרט. בשנה זו פרש פרופ' גיורא מיקנברג מעבודת שדרוג הגלאי, ונדרשה היערכות חדשה כדי שהקבוצה הישראלית תוכל לעמוד באתגרים המדעיים. כל חברי אטלס ישראל נרתמו למאמץ. פרופ׳ Jenni מילא תפקיד מרכזי בביסוס הקבוצה. הוועדה לאנרגיות גבוהות, בראשותו של פרופ' רבינוביץ, השקיעה מאמץ גדול להשגת מטרה זו וקיבלה בעניין זה סיוע חשוב מהאקדמיה. יש יסוד לאופטימיות זהירה שבמהלך השנים הבאות יישא המהלך פרות. כל חברי הוועדה הביעו את הוקרתם לפרופ' מיקנברג על פעילותו המצטיינת רבת העשורים, שהעמידה את המדע הישראלי במקום מרכזי בבניית הגלאי, ועל פועלו ללא לאות לקירוב התעשייה הישראלית ותלמידים ומורים ישראלים לארגון.
 
ישראל היתה במעמד של משקיף ב-CERN משנת 1990 ובשנת 2014 הצטרפה כחברה מלאה. הגוף המייצג את ישראל ב-CERN והמוביל את הפעילות המדעית הניסויית שבו הוא הוועדה הלאומית לאנרגיות גבוהות. את חברי הוועדה ממנים נשיאת האקדמיה ושר המדע והטכנולוגיה. בראש הוועדה עומד פרופ' אליעזר רבינוביץ. במשך שלוש שנים כיהן פרופ' רבינוביץ כסגן נשיא מועצת CERN. חברי ועדה נוספים המעורבים בפעילות CERN הם פרופ' יוסף ניר ממכון ויצמן למדע, שמונה מטעם מועצת CERN להיות חבר בוועדת המדיניות המדעית של המועצה, ופרופ' הלינה אברמוביץ מאוניברסיטת תל אביב, שנבחרה בשנת 2017 לראשות הוועדה להתוויית האסטרטגיה האירופית בתחום פיזיקת האנרגיות הגבוהות לשנים הקרובות ב-CERN.
 
הפעילות הישראלית ב-CERN כוללת את תחזוקת הגלאים שבנו המדענים הישראלים, ניתוח תוצאות האמת הנמדדות בגלאים ותכנון ובנייה של גלאים חדשים המותאמים למאיץ שישודרג בשנים 2020-2019. לשם ניתוח התוצאות נעזרים המדענים הישראלים במערכת הגריד, שאליה הצטרפו בשנת 2007. מדענים ישראלים מילאו תפקיד מרכזי הן בבניית המערכת שאפשרה את גילוי החלקיק הסקלרי והן בניתוח הנתונים שהביאו למסקנה שהתגלה החלקיק החדש (הידוע בכינויו "חלקיק ההיגס").
 
הקבוצה הישראלית למחקר ניסיוני של חלקיקים יסודיים, העובדת בניסוי "אטלס", משדרגת את גלאי המיואונים וההדק שלו. בשנת 2017 השקיעה הקבוצה הישראלית מאמצים גדולים (עם מדענים מקנדה, מרוסיה ומצ'ילה) להשלמת תרומתה המדעית מבעוד מועד על מנת שתוכל להשתלב בשלב הבא של הניסוי. זהו מאמץ משותף של קבוצת החלקיקים בטכניון - מכון טכנולוגי לישראל, שבראשה עומד פרופ' יורם רוזן, של קבוצת החלקיקים באוניברסיטת תל אביב, שבראשה עומד פרופ' ארז עציון, ושל קבוצת החלקיקים במכון ויצמן למדע, שבראשה עומד פרופ' אהוד דוכובני. את מיזם השדרוג מובילה ד"ר שקמה ברסלר ממכון ויצמן למדע.
 
במהלך שנת 2018 נערכה המערכת לבניית תשתית מדעית ותקציבית למימון המשך השתתפות הקבוצה הישראלית בגלאי "אטלס" בעשור 2028-2019. בין היתר פעלה, בחודש אוגוסט2018 , ועדת ביקורת בין–לאומית על מנת לסייע בהערכת הפעילות המדעית הישראלית בגלאי ובהערכת ההצעה הישראלית לפעילות מדעית בשנים 2028-2019. דוח הוועדה, בראשותו של פרופ' אקהרד אלסן (Prof. Eckhard Elsen) המליץ על המשך פעילותה של הקבוצה הישראלית ועל הגדלת התקציב הנדרש לשנים הבאות. נשיאת האקדמיה אישרה את הדוח, וות"ת אימצה אותו בהחלטתה לתקצב את הפעילות בעשור הקרוב. את הפעילות יממנו הות"ת, אוניברסיטת תל אביב, הטכניון - מכון טכנולוגי לישראל ומכון ויצמן למדע. פרופ' אליעזר רבינוביץ מילא תפקיד מרכזי בתהליך כולו. ב 2019 הוארך ההסכם בין ישראל ל"אטלס" בדבר ההשתתפות השוטפת בתחזוק הגלאי, וכן נחתם הסכם המעגן את השתתפות ישראל בשדרוג הגלאי בעשור הקרוב.
 
המאיץ עצמו והגלאים פועלים היטב. נתגלו חלקיקים חדשים, ונכון להיום התגלה שבצוהר החדש שנפתח לגילוי חלקיקים כבדים מאלו שהיה ניתן ליצור במאיצים בעבר אין סימנים לנוכחות חלקיקים כאלה. השנים הקרובות חשובות ביותר, כי בהן צפויה ההכרעה בשאלה אם תהיינה תגליות חדשות במאיץ אם לאו. לכל תוצאה תהיה השלכה בעלת חשיבות על הכיוון שאליו יתפתח המחקר בתחום פיזיקת האנרגיות הגבוהות.
 
בשנת 2019 המשיכה הקבוצה הישראלית כחלק מצוות הגלאי, במאמציה להתגבר על האתגרים שצצו בבנית הגלגל הקטן החדש (מן הגלאים המותקנים בשני הקצוות של הגלאי "אטלס"). נכון לחודש מאי 2020 נראה שלפחות אחד משני הגלגלים הקטנים יהיה מוכן בזמן. אנשי המאיץ גם עשו צעד גדול לקראת שדרוג המאיץ והגדלת בהירותו במידה ניכרת. הקבוצה, שמטרתה היתה לעצב את האסטרטגיה של אירופה בתחום הפיזיקה הניסיונית של אנרגיות גבוהות, גיבשה את המלצותיה בחודש מרס 2020 ומאז ההמלצות מונחות על שולחן הדיונים במועצת CERN. בשל התפשטות מגפת הקורונה נסגר המתקן לפעילות בחודש מרס 2020 והוא נפתח מחדש, בהדרגה, החל מחודש יוני, כאשר המטרה היא להגיע לפתיחה מלאה בחודש ספטמבר 2020.
 
 
(מתקן CERN בז'נבה שבשוויץ. התמונה באדיבות ארגון CERN)י

פרטים נוספים על CERN אפשר למצוא באתר האינטרנט: http://home.cern