ليا ميرمينجا أصبح للتو المدير السابع لمختبر Fermi National Accelerator Laboratory في الولايات المتحدة. تحدثت إلى لورا هيسكوت عن علم المسرعات ومستقبل فيزياء الجسيمات وكونها أول امرأة تقود هذا المركز البحثي الشهير والمؤثر.
ليا ميرمينجا قد تولى لتوه عباءة رئيسية في العالم العلمي. في أبريل ، عالم فيزياء المسرعات الشهير تولى منصب مدير ل معمل فرمي الوطني للمسرعات (Fermilab) - أحد أشهر مراكز أبحاث فيزياء الجسيمات في العالم. يعد الوصول إلى هذا المنصب الرفيع إنجازًا هائلاً ، وتتأمل ميرمينجا في المسار الذي قادها إلى أن تصبح رئيسة المعهد حيث بدأت رحلتها في مجال فيزياء المسرعات لأول مرة.
نشأت في موطنها اليونان ، حيث ولدت عام 1960 ، كان لدى ميرمينجا عزيمة طفولتها لمتابعة العلم. في الواقع ، كان من أوائل مصادر إلهامها سماع عائلتها تحكي قصصًا عن عمها ، جورج دوسمانيس ، الحاصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء من جامعة كولومبيا. تتذكر قائلة: "لقد كان أسطوريًا في عائلتي". "لدي صورة رائعة له كطالب دراسات عليا مع [الفيزيائيين الحائزين على جائزة نوبل] ليون ليدرمان و تسونغ داو لي في الخلفية." زاد اهتمام ميرمينجا بالعلوم من خلال سيرة ذاتية لـ ماري كوري، والتي كانت تقرأها في سن 13 عامًا ، وكانت تعمل كمعلمة فيزياء ممتازة في المدرسة الثانوية. تقول: "شعرت أن هذه حياة تستحق أن أعيشها" ، "تكرس نفسها للعلم لغرض فريد من نوعه ، وتطوير المعرفة وإحداث تأثير هائل على المجتمع".
بعد الانتهاء من المدرسة ، ذهبت Merminga لدراسة الفيزياء في جامعة اثينا. في عامها الثالث ، كانت المشرفة على أطروحتها أستاذة في فيزياء الجسيمات النظرية ، وقررت ميرمينجا أن هذا هو فرع العلوم الذي أرادت أن تتجه إليه. تشرح قائلة: "لا يصبح الأمر أكثر عمقًا من ذلك ، مجرد فهم المكونات الأساسية وتفاعلات المادة."
ركزت أنظارها على الدراسات العليا في جامعة ميشيغان آن أربور، الولايات المتحدة ، بقصد دراسة فيزياء الجسيمات النظرية. كان طلب Merminga ناجحًا ، وفي عام 1983 انتقلت إلى جميع أنحاء العالم لمتابعة أحلامها الأكاديمية.
أخذت ميرمينجا دورات تدريبية وأجرت بعض المشاريع البحثية في التخصص الذي اختارته. لكنها وجدت في النهاية أن فيزياء الجسيمات النظرية لم تكن مُرضية كما كانت تتخيل ، بسبب الفترات الزمنية الطويلة بين تطوير النظرية والقدرة على اختبارها تجريبيًا. بعد التعرف على برنامج طلاب الدراسات العليا في علوم المسرعات في Fermilab ، زارت معهد الأبحاث لأول مرة. تبين أن هذه كانت لحظة محورية في حياتها المهنية.
تسريع العلم
تدفع مسرعات الجسيمات حزمًا من الجسيمات المشحونة - من البروتونات والإلكترونات إلى الأيونات - بسرعات عالية جدًا ، قريبة من سرعة الضوء. يركز علم المسرع على تصميم وتشغيل وتحسين هذه الآلات الضخمة لتمكين فيزياء الجسيمات والعديد من المجالات العلمية الأخرى. يعمل الباحثون باستمرار على تحسين قدرتنا على التحكم في الحزم وتوجيهها ، بدلاً من مجرد النظر إلى نتيجة الاصطدامات.
يوضح ميرمينجا: "إن النطاقات الزمنية لهذه التجارب أقصر بكثير مما كانت عليه في فيزياء الجسيمات". "هذا ناشدني. يمكنني تطوير النظريات واختبارها والحصول على المزيد من النتائج الفورية ". لذا انضمت إلى برنامج الدكتوراه في Fermilab ، حيث عملت على تيفاترون - أعلى مصادم طاقة في العالم في ذلك الوقت.
لتحسين التصادمات ، من المهم أن تكون قادرًا على التنبؤ والتحكم في شعاع الجسيمات في نفق المصادم ، خاصة في وجود تأثيرات غير خطية غير مدروسة جيدًا. بالنسبة لمشروع الدكتوراه الخاص بها ، استخدمت Merminga الشكليات النظرية والبيانات التجريبية من Tevatron لدراسة كيفية تفاعل ديناميكيات الحزمة مع النظام المغناطيسي المستخدم لتوجيهه وتركيزه ، خاصةً عندما أصبحت اللاخطية عاملاً مقيدًا رئيسيًا للأداء. وقد ساعد عملها في تصميم المصادم فائق التوصيل فائق التوصيل ، والذي كان يجري التخطيط له في ذلك الوقت.
بعد حصولها على الدكتوراه - لتصبح ثاني طالبة تتخرج من هذا البرنامج المحدد في ذلك الوقت - ذهبت ميرمينجا للعمل في مركز المعجل الخطي ستانفورد (سلاك). منذ ذلك الحين ، قضت حياتها المهنية لتصبح خبيرة في مجالات متعددة من علوم المسرعات. في الواقع ، شغلت العديد من المناصب القيادية ، بما في ذلك رئيسة قسم المسرع في انتصار، مركز مسرع الجسيمات الكندي.
أولويات المشروع
بينما كانت ميرمينجا تتقدم في حياتها المهنية ، كانت فيرميلاب تتغير أيضًا. في عام 2011 ، بعد ما يقرب من 30 عامًا من اصطدام البروتونات والبروتونات المضادة ، تم إغلاق Tevatron. كان هذا بمثابة تحول كبير في تركيز المختبر بعيدًا عن التجارب عالية الطاقة. جاء جزء من الأساس المنطقي وراء هذا التغيير من الطبيعة الدولية لفيزياء الجسيمات - نظرًا لعدم وجود دولة بمفردها لديها القدرة على إجراء جميع التجارب ، فمن المنطقي أن تقوم مرافق البحث الكبيرة بالتحقيق في مجالات مختلفة.
بواسطة 2011، CERNالصورة مصادم هادرون الكبير كانت قائمة وتعمل بطاقات أعلى من التيفاترون ؛ لذلك رأى Fermilab الفرصة لأخذ زمام المبادرة في التجارب عالية الكثافة بدلاً من ذلك. هذا الأخير مهم بشكل خاص لدراسة النيوترينوات. تتمتع هذه الجسيمات الدقيقة بمعدلات تفاعل منخفضة للغاية ، لذلك من الضروري ملاحظة أي أحداث من هذا القبيل لتوليد كميات ضخمة منها.
في عام 2015 ، لدعم التجارب الجديدة ، بدأ Fermilab في بناء خطة تحسين البروتون- II (PIP-II) ، وعادت إليها ميرمينجا ألما ماتر لقيادة المشروع. PIP-II عبارة عن مسرع خطي طوله 215 مترًا سيكون بمثابة قلب مجمع التسريع الجديد من Fermilab وسيساهم في العديد من التجارب الجديدة. يتمثل أحد الأهداف الرئيسية لـ PIP-II في إنشاء أقوى حزمة من النيوترينوات في العالم ، من خلال إطلاق حزمة البروتون المكثفة على هدف من الجرافيت. سيتم إرسال هذه النيوترينوات من خلال الاثنين تجربة النيوترينو العميقة تحت الأرض كواشف (DUNE) قيد الإنشاء حاليًا - أحدهما في Fermilab والآخر على بعد 1300 كم في ساوث داكوتا.
سبب وجود النيوترينوات في مكان بعيد هو أن النيوترينوات تأتي بثلاث "نكهات" - الإلكترون والميون والتاو - وهي تُظهر السلوك الغريب المتمثل في "التذبذب" بين هذه الأنواع أثناء انتقالها. المسافة الكبيرة بين الكاشفين تزيد من حساسيتهما لهذه التذبذبات ، مع احتمال أن يكون لهذا السلوك آثار عميقة على الكون بأسره. يعتقد الفيزيائيون أنه قد يكون هناك اختلاف في الطريقة التي تتأرجح بها النيوترينوات ومضادات النترينو بين النكهات ، مما قد يشير إلى انتهاك تناظر المادة والمادة المضادة (انتهاك C-P) والفيزياء خارج النموذج القياسي. قد يكون مثل هذا الاختلاف مفتاحًا لوجود مادة أكثر من المادة المضادة في الكون - وهو شرط حاسم لوجودنا.
أود أن أرى DUNE تصل إلى الإجابة النهائية لتذبذبات النيوترينو وانتهاك C-P بأسرع ما يمكن لأنها مرتبطة بعدم تناسق المادة والمادة المضادة ، ولماذا نحن هنا على الإطلاق
ليا ميرمينجا
لذلك يأمل ميرمينجا أن دراسات النيوترينو التي تعمل بواسطة PIP-II ستلقي الضوء على هذا السؤال الكبير. تقول: "أود أن أرى DUNE تصل إلى إجابة نهائية لتذبذبات النيوترينو وانتهاك C-P بأسرع ما يمكن ، لأنها مرتبطة بعدم تناسق المادة والمادة المضادة ، وسبب وجودنا هنا على الإطلاق."
كما أن ميرمينجا متحمسة أيضًا للتكنولوجيا المرتبطة بها ، مثل تقنية الترددات الراديوية فائقة التوصيل (SRF) - التي يعتبر فيرميلاب فيها رائدًا عالميًا - وهي حريصة على معرفة إلى أي مدى يمكن للمعهد دفع الحدود هناك. يعمل SRF على تحسين أداء المسرع من خلال تجنب فقد الطاقة الذي يحدث عادة من خلال مقاومة التيارات في جدران المسرع. سيتم تصنيع هياكل PIP-II من النيوبيوم فائق التوصيل وسيتم تبريده إلى 2 كلفن للاستفادة من هذه الخاصية.
الآن بعد أن أصبحت مديرة Fermilab ككل ، بدلاً من PIP-II على وجه التحديد ، لن تشارك Merminga بشكل وثيق كما كانت من قبل ، لكنها تعتزم مواكبة تقدمه وتظل شغوفة بالمشروع . تقول: "عندما تنتهي ، ستستخدمها الأجيال التي تأتي من بعدي لمدة 50 عامًا أخرى". "من المهم المساهمة في شيء ذي قيمة دائمة."
تريل بليزر
بينما كانت المعرفة العلمية تتقدم ، كذلك العالم من حولها. ربما تكون حقيقة أن فيرميلاب تقودها امرأة للمرة الأولى دليل على تلك التغييرات. شخصيا ، لا تشعر ميرمينجا بأن جنسها كان عقبة في حياتها المهنية ، وتؤكد على قوة الكفاءة التقنية.
تشرح قائلة: "عندما أكون المرأة الوحيدة في الغرفة ، إذا أعطيت الإجابات الصحيحة أو كانت لديّ الرؤى الصحيحة ، سيتوقفون عن التفكير بي كامرأة والتركيز على ما أساهم به. هكذا تعاملت مع هذا في مسيرتي. كن جيدًا في ما تفعله وسيتعين عليهم الاستماع إليك عاجلاً أم آجلاً ". ومع ذلك ، فهي تعتقد أن التمثيل الناقص للمرأة في الفيزياء يحتاج إلى التغيير ، مضيفة أن الفرق تكون أكثر تأثيرًا وفعالية عندما يكون لديهم وجهات نظر أكثر تنوعًا للاستفادة منها.
تنسب ميرمينجا الكثير من ثقتها إلى أنها التحقت بمدرسة للبنات ، مشيرة إلى أن الأولاد يمكن أن يكونوا في بعض الأحيان أكثر حزما. تقول: "حتى بلغت الثامنة عشر من عمري ، كنت في بيئة محمية قليلاً". "لقد ساعدني ذلك على بناء الثقة بنفسي. عندما التحقت بالجامعة ، كان 18٪ فقط من الطلاب من النساء ، ولكن بحلول ذلك الوقت كنت قد اكتسبت ثقة كافية بأن ذلك غير مهم ".
لذلك تعتقد ميرمينجا أن برامج الفيزياء المخصصة للفتيات فقط يمكن أن تساعد الفتيات على الشعور بمزيد من القوة لدراسة هذا الموضوع. لكنها تقول إننا بحاجة إلى حل متعدد الجوانب يعالج أيضًا المشكلات العملية التي يواجهها الأشخاص طوال حياتهم المهنية. يحتوي Fermilab ، على سبيل المثال ، على رعاية نهارية في الموقع تمكن الآباء من التركيز على وظائفهم بسهولة أكبر.
عامل رئيسي آخر هو بالطبع زيادة ظهور المرأة في هذا الموضوع. لاحظت ميرمينجا أن هذا كان مفيدًا لها ، بعد أن ألهمتها معلمة الفيزياء عندما كانت في المدرسة ، ثم لاحقًا من هيلين إدواردز ، الفيزيائية الرئيسية في بناء تيفاترون. تقول: "رؤية شخص ما أثناء العمل أمر قوي للغاية".
لحسن الحظ ، تحسن هذا بشكل أكبر في السنوات الأخيرة. منذ عام 2016 ، عالم فيزياء الجسيمات التجريبية فابيولا جيانوتي كانت المديرة العامة لـ CERN ، وهي أيضًا أول امرأة تشغل هذا المنصب. مع تولي Merminga دفة Fermilab ، تشغل النساء الآن وظيفتين من أعلى الوظائف في الفيزياء. لذلك ، على الرغم من أنه لا يزال هناك عمل يتعين القيام به ، إلا أن هذا يبدو وكأنه معلم هام.
صياغة المستقبل
على الرغم من أن Merminga قادت مشاريع وبرامج كبرى من قبل ، فإن إدارة معهد كبير مثل Fermilab يمثل تحديًا جديدًا لها ، حيث أن النطاق الأكبر يعني تعقيدًا إضافيًا. لكنها تعتقد أن المبادئ الأساسية للقيادة وإدارة كيان علمي كبير تظل كما هي.
تقول: "من المهم أن يكون لديك رؤية واضحة ، وأن تكون قادرًا على التعبير عنها لكل موظف ؛ أن يكون لديك خطة لتحقيق هذه الرؤية ؛ وأن أحاسب نفسي وكل شخص آخر على تحقيق ذلك ".
التحضير لمستقبل ما بعد LHC
إذن ما هي رؤية ميرمينجا لفيرميلاب؟ هذا شيء لا تزال تصوغه ، بعد أن تولته للتو ، وهي حريصة على التفكير في الكثير من وجهات النظر. كان أحد الإجراءات الأولى التي اتخذتها في أبريل هو الشروع في "جولة استماع" للاستماع إلى موظفي المختبر ومجتمع مستخدمي Fermilab. بينما لا تزال التفاصيل قيد العمل ، تصف الضربات العريضة لطموحها لشركة Fermilab في أن "تقود العالم في فيزياء الجسيمات وعلوم المسرعات والتكنولوجيا والابتكار ، مدعومة بقوى عاملة متنوعة وعالمية المستوى ؛ من خلال عمليات وأنظمة أعمال ممتازة وقوية ؛ من خلال استراتيجية الحرم الجامعي المستدامة المتكاملة مع مهمتنا ؛ ومن خلال إقامة شراكات دائمة وتمكينية ، إقليمية ووطنية ودولية ".
بالتأمل في حياتها المهنية ، تقول إنها تشعر بالعديد من المشاعر حيال أن تصبح مديرة المعهد حيث بدأت عملها لأول مرة في مجال علوم المسرعات. تقول: "سألخصها في كلمتين: الامتنان العميق". "لقد كان من دواعي سروري أن أكون هنا كطالب خريج ، وأجري تجارب مع بعض من أفضل علماء الفيزياء في العالم ومع المصادم الأكثر تقدمًا الذي كان موجودًا في ذلك الوقت. كيف يمكن للمرء أن يكون محظوظا؟ تتبادر إلى الذهن قصيدة "إيثاكا" للشاعر اليوناني قسطنطين كفافي. كتب "إيثاكا أعطتك الرحلة الرائعة". ربما يلهم ذلك جانبًا شخصيًا أكثر من مهمتها كمخرجة ، حيث تؤكد أنها تريد الآن منح العلماء الشباب الآخرين فرصًا مماثلة. بالإضافة إلى دفعها للأمام ، فهي تريد تكريم إرث الأجيال السابقة من علماء الفيزياء والمديرين السابقين لـ Fermilab.
أشعر بالمسؤولية والامتنان والكثير من التفاؤل بأننا نستطيع مواصلة هذا المسار
ليا ميرمينجا
إذا نظرنا إلى الوراء ، يبدو من الصدفة أن يكون أحد هؤلاء المخرجين السابقين ، ليون ليدرمان ، في خلفية الصورة التي تصور عم ميرمينجا. تقول: "نحن نقف على أكتاف العمالقة". "أشعر بهذه المسؤولية الكبيرة لمواصلة تقليد Fermilab كونه هذه المؤسسة العظيمة المعترف بها في جميع أنحاء العالم للابتكار والاكتشافات الخارقة. أشعر بالمسؤولية والامتنان والكثير من التفاؤل بأننا نستطيع مواصلة هذا المسار ".
