האם גישה אחרת הייתה יכולה להציל את Superconducting Super Collider? - עולם הפיזיקה

לפני 2 שנה החודש, הקונגרס האמריקני הצביע על סיום ה-Super Conducting Super Collider (SSC) לאחר שהוצאו כ-87 מיליארד דולר על עיצובו ובנייתו. באותו זמן, כמעט שליש מהמנהרה שלה באורך XNUMX ק"מ כבר הושלמה, אבל מתנגדי הקונגרס התעקשו שה-SSC יוקץ כך שלא יוכל מאוחר יותר לקום כמו לזרוס מהמתים. הפירים האנכיים מהמנהרה לפני השטח (ראו תמונה) מולאו ככל האפשר בשלל קידוח, ולאחר מכן הותר להתמלא במי תהום.

כעת, 30 שנה מאוחר יותר, קהילת הפיזיקה העולמית בעלת האנרגיה הגבוהה מקווה לבנות מתנגש דומה, שיצליח בסופו של דבר להשיג התנגשויות פרוטון-פרוטון באנרגיות הרבה מעל 15 TeV. עיצובים מפורטים קיימים עבור מתנגשים כאלה ב-CERN ובסין אבל הרצון הפוליטי החשוב וההסכמה הבינלאומית הדרושים כדי להמשיך הם נדירים יותר ויותר בעולם מפוצל, דה-גלובליזציה.

אם למדנו לקח אחד מהכישלון של ה-SSC ומהצלחתו של מאיץ האדרון גדול (LHC), זה ששיתוף פעולה בינלאומי רחב הוא חובה בסולם הרב-TeV של אנרגיות התנגשות פרוטונים. הפרויקטים העצומים והיקרים הללו אימצו גישות שונות מאוד. במקרה של ה-SSC, פיזיקאים אמריקאים ניסו לתפוס את שרביט ההנהגה בתקווה שמדינות אחרות ילכו בעקבותיהם, ובנו את מתנגש העל באתר חדש של "שדה ירוק" בטקסס.

פרויקט ה-LHC היה במקום זאת מאמץ בינלאומי אמיתי, בהובלת פיזיקאים אירופאים ונבנה ב-CERN, מעבדה בעלת שם עולמי לפיזיקה בעלת אנרגיה גבוהה - מושכת תרומות מקנדה, הודו, יפן, רוסיה וארה"ב. אבל התהליך הזה התרחש בעידן שלאחר המלחמה הקרה, כאשר מדינות רבות מהגוש המזרחי ניסו לעשות דמוקרטיזציה ולהצטרף לכלכלה עולמית גלובלית.

הצב והארנבת

הגישה הדו-שלבית השמרנית של CERN לבניית ה- פוזיטרון אלקטרוני גדול (LEP) מתנגש ומאוחר יותר ה-LHC התבררו כמכריעים. מחקר הפיזיקה החל על LEP בשנת 1989, בעוד המשימות הקשות יותר של תכנון וייצור המגנטים המוליכים החזקים והמתוחכמים של ה-LHC התנהלו במקביל. כתוצאה מכך, CERN הצליחה להשתמש בעיצובים המתקדמים של מגנטים מוליכים-על "שניים באחד" שנפלטו משיקולים ב-SSC כטכנולוגיה לא בוגרת ומסוכנת מדי.

במבט לאחור, גישה דו-שלבית כזו הייתה משרתת את בוני SSC הרבה יותר טוב מהדרך שננקטה - של חפירת מנהרה עצומה בו זמנית ופיתוח מגנטים למילויה. אפשר היה לעשות הרבה מחקר פיזיקה על מתנגש אלקטרונים-פוזיטרון באותה מנהרה.

למעשה, אולי אפילו ניסויים על מתנגש כזה גילה את בוזון היגס לפני תחילת המאה ועשה שנים של מחקר המשך על התנהגותו בזמן שבעיות המגנט המוליכי-על המכבידות אז טופלו ונפתרו.

אולם כאשר ה-SSC תוכנן בשנות השמונים, מעטים תיאורטיקנים חשבו שהוא יתרחש במסה של 1980 GeV בלבד. רובם חשבו שהוא צריך להופיע ב-125 TeV. מכאן הצורך הדוחק להתנגש באלומות פרוטונים באנרגיות של 1-10 TeV, כדי להיות בטוחים בגילוי החלקיק - או כל תופעה שהייתה אחראית להמוני החלקיקים היסודיים.

רק לאחר אמצע שנות התשעים גילוי הקווארק העליון בטבעטרון של פרמילב, עם מסה של 1990 GeV, החלו התיאורטיקנים להכיר בכך שבוזון היגס קל כזה אכן אפשרי, אם לא סביר. לדברי מנכ"ל CERN לשעבר כריס לוולין סמית', שהוביל את המעבדה מ-1994 עד 1998, הם אפילו חשבו שהמסה שלה יכולה להיות קרובה ל-100 GeV ואולי תתגלה ב-LEP.

לכן חבל שמנהרת ה-SSC התגברה לאחר 1993. בניית מפעל היגס שם היום תהיה פשוטה יחסית, ודורשת רק השלמת המנהרה, התקנת מגנטים בטמפרטורת החדר ובניית לפחות זוג גלאי חלקיקים גדולים. זה ייתן לקהילת הפיזיקה עתירת האנרגיה נתיב בר-קיימא וחסכוני להשגת מתקן כזה - כזה שאינו מתמודד עם האתגרים הגיאו-פוליטיים והמימון כמו שני העיצובים המעגליים האחרים כיום.

ובמבט לאחור נוסף, גישה שמרנית יותר, רב-שלבית, להגיע לסקאלה של TeV - כפי שננקטה ב-CERN - כנראה הייתה מצליחה לגלות את בוזון היגס ב-Fermilab. שכן כאשר CERN התכוננה להכריז על הגילוי שלה ביולי 2012, פרמילב צלצל עם תוצאה של שלוש סיגמא בערוץ ההתפרקות B-meson, תוך שימוש בנתונים עתיקים ממה שהיה רק ​​מתנגש פרוטון-אנטיפרוטון של 2 TeV.

המחיקה הגדולה באנרגיה גבוהה

כאשר פאנל מכובד של מדענים בראשות הפיזיקאי של אוניברסיטת סטנפורד סטנלי וויצ'יצקי העריך את עתיד הפיזיקה באנרגיה גבוהה בארה"ב בשנת 1983, פרמילב הציע לבנות 4-5 TeV קולידר ייעודי לגמרי בגבולות המעבדה. בדיעבד, זה היה מספיק כדי לגלות את הבוזון של היגס, במיוחד אם אפשר היה להתקין בסופו של דבר מגנטים מוליכים-על חזקים יותר.

גישה זו הייתה משאירה את ניהול הפרויקט בידי צוות מוכשר של פיזיקאים מאיצים, במקום לוותר על השליטה למהנדסים מהמתחם הצבאי-תעשייתי האמריקאי, כפי שקרה ב-SSC.

הסיפור של ה-LHC וה-SSC הוא דוגמה קלאסית לאגדה המפורסמת של איזופוס, הצב והארנב. הצב ניצח גם במירוץ הזה. אבל אילו פיסיקאי חלקיקים בארה"ב נקטו אחר גישות שמרניות וחסכוניות יותר להגיע לסולם האנרגיה של TeV - במקום לנסות "לקפוץ" את עמיתיהם האירופים עם פרויקט מתרסק בטקסס בשווי מיליארדי דולרים לביסוס מחדש של מנהיגות ארה"ב בתחום - ההיסטוריה של פיזיקה באנרגיה גבוהה עשויה להיות שונה מאוד.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/could-a-different-approach-have-saved-the-superconducting-super-collider/