מאיץ LEP

מאיץ LEP  (Large Electron-Positron Collider) שימש כמתקן הניסוי המרכזי של CERN בשנים 2000-1989. חלקו המרכזי של LEP נבנה במנהרה טבעתית שאורכה 27 קילומטרים, המצויה בעומק של 100 מטר, ואשר נחצבה במיוחד לצורך הניסוי. בצינורות שהותקנו בתוך המנהרה נעו אלקטרונים ופוזיטרונים בכיוונים מנוגדים. סביב כל אחת מארבע נקודות האינטראקציה (התנגשות) של האלקטרונים והפוזיטרונים נבנה גלאי חלקיקים שנועד למצוא את החלקיקים שנוצרים באינטראקציה ולמדוד את תכונותיהם ואת התכונות של תוצרי ההתפרקות שלהם.

היסטוריה
האישור לבניית מאיץ LEP התקבל בשנת 1981 וחציבת המנהרה החלה ב-1983. בפברואר 1988 הסתיימה החציבה, והפעלתו הראשונית של המאיץ התרחשה ביולי 1989. בשלב הראשון פעל המאיץ באנרגיה הדרושה ליצירת בוזון Z (כ- GeV  91). בהמשך הועלתה האנרגיה על מנת לייצר זוג בוזוני W (כ-GeV  161). בשלב האחרון של הפעלתו הועלתה האנרגיה עוד יותר, עד כדי GeV  209, וזאת על מנת לנסות לייצר את בוזון היגס. הואיל ובוזון היגס לא נתגלה, הוחלט להפסיק את הפעלת מאיץ LEP בשנת 2000, וזאת על מנת לא לעכב את בנייתו של מאיץ LHC באותה מנהרה.

מבנה
האלקטרונים והפוזיטרונים הואצו במספר שלבים לפני כניסתם לצינורות הטבעתיים הראשיים של מאיץ LEP. לשם כך נעשתה התאמה של מאיצים ישנים יותר, דוגמת מאיץ SPS, לצורך האצת לפטונים. ההאצה עצמה התבצעה באמצעות מהודי מחילה שעבדו בתדר רדיו (RF cavity). כיפוף קרני האלקטרונים והפוזיטרונים, על מנת שינועו במסלול טבעתי, נעשה בעזרת מגנטים דיפוליים, וריכוז הקרניים נעשה בעזרת מגנטים ארבע-ראשים (קוואדרפוליים). 

סביב נקודות האינטראקציה של מאיץ LEP הותקנו ארבעה גלאים רב-תכליתיים: אלף (ALEPH), דלפי (DELPHI),  L3 ואופל (OPAL). שלושה מוסדות מחקר ישראליים, מכון ויצמן, אוניברסיטת תל אביב והטכניון, היו שותפים לניסוי OPAL ונטלו חלק בבניית החיישנים שלו. בניית ארבעה גלאים שונים למטרות זהות נועדה לעודד את התחרות ולאפשר ביקורת הדדית.

תוצאות
הניסויים שנערכו באמצעות מאיץ LEP הצליחו לאשש מספר גדול מתחזיות המודל הסטנדרטי, בעיקר אלו הנוגעות לכוח האלקטרו-חלש, ולמדוד בדיוק רב את המסות של בוזוני W ו-Z אשר התגלו בניסוי קודם של CERN בשנת 1983. מדידת רוחב פיק המסה של בוזון Z, שיכול להתפרק לחלקיקי נייטרינו, איששה את ההנחה שקיימים בדיוק שלושה דורות של חלקיקי נייטרינו קלים. 

לקראת סוף הפעלתו של מאיץ LEP נראה היה שקיימות ראיות לקיומו של בוזון היגס במסה של GeV  114. הוחלט להאריך את משך הניסוי במספר חודשים, אולם ראיות נוספות לא נתגלו בפרק זמן זה. לאחר ניתוח מדוקדק של המידע בעזרת כל הגלאים נמצא שלא ניתן לאשש את קיומו של בוזון היגס בעזרת מאיץ LEP. בעזרת התוצאות שנאספו הוצב חסם תחתון למסה שלו - GeV  114.4 בוודאות של 95%. החסם נמוך יותר אם מדובר בבוזון היגס במסגרת תורת הסופר-סימטריה.

קישורים חיצוניים

מאיץ LEP באתר של CERN
קבוצות המחקר וגלאי החלקיקים של מאיץ LEP

ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
מאיצי חלקיקים
CERN