מנגיש קומפקטי קווי

המנגיש הקומפקטי הקווי הוא קונספט למאיץ חלקיקים קווי העתיד להתממש, אשר יעדו הוא לחקור את אופי ההתנגשויות בין אלומות אלקטרונים לפוזיטרונים. מנגיש זה הוא הפתרון הממשי היחיד למאיץ חלקיקים שיפעל בטווח אנרגטי המגיע מסדר גודל של 10GeV עד לסדר גודל של כ-10TeV. המנגיש עתיד להיבנות לאורכם של 11 עד 50 קילומטרים ולהוות חלק מהרכב המאיצים הפעילים ב-CERN. הצורך במנגיש טמון בעובדה כי כל ניסיון להאיץ אלקטרונים ופוזיטרונים במבנה טבעתי דוגמת ה-LHC יגרום לאובדן של חלק גדול מהאנרגיה שלהם, ולכן קיים צורך במבנה חדש.

ייחודו של המאיץ כולל בתוכו שתי תכונות עיקריות: האחת היא כי המנגיש מאיץ חלקיקים עד להתנגשות עם האנטי-חלקיקים שלהם, דבר שלא נעשה עד כה. התכונה השנייה היא שעקב ההתנגשויות של החלקיקים הנקודתיים, המנגיש צפוי לספק מידע רב על בוזון ההיגס.

מבנה המנגיש 

המנגיש מורכב משני חלקים המהווים תמונת מראה זה של זה. כל חלק מאיץ אלומות חלקיקים ראשיות – אחד פוזיטרונים והשני אלקטרונים. האצת האלומות נעשית בעזרת אלומות מניעות, לאורך מקטעים קוויים. תכונת הקוויות מסייעת במניעת אובדן האנרגיה של אלומות האלקטרונים והפוזיטרונים. לכן, בגלל העובדה שהחלקיקים מואצים בחלקים הקוויים בלבד, ניתן להגיע לתאוצה אופטימלית (עד ל-100MV/m) בהשקעת אנרגיה מינימלית. אנרגיה זו, כמוזכר, מסופקת באמצעות אלומות אלקטרונים מניעות. שתי אלומות החלקיקים המרכזיות נפגשות זו עם זו בסוף ההאצה ובאמצע המנגיש – הגלאי. תפקידו של גלאי זה הוא לזהות התנגשויות ולתעד את המתרחש בהן, בפרט את האנרגיה המשתחררת ממפגש האלקטרון והפוזיטרון.

האצת האלומות המרכזיות 

האצת האלומות המרכזיות (main beams) נעשית באמצעות קרניים מניעות (drive beams), המורכבות מאלקטרונים. האלומות המניעות עוברות בשני מקטעים. במקטע הראשון, כפי שנראה בחלק השחור שבשרטוט, הן מואצות על ידי מאיצים קוויים באורך של 2.5 ק"מ. לאחר מכן, נכנסות האלומות לטבעות השהייה (delay loop) ולטבעות שילוב (combiner ring), שם תדירותן וגודל הזרם מוגברים עד לכ-100 אמפר. אורך המקטע השני הוא כ-140 מטרים וניתן לראותו בשרטוט בתור המקטע הקווי האדום.

משם, האלומות המניעות מומרות באמצעות טכנולוגית CALIFES לתדרי רדיו (RF) המאיצים את האלומות המרכזיות. טכנולוגית ה-CALIFES מיוצגת בשרטוט על ידי התיבות האדומות, מהן יוצאים חצים שחורים, שהם תדירות הרדיו.

הגלאי 
בדומה למנגישים אחרים, הגלאי של המנגיש הקומפקטי הקווי מורכב מארבע שכבות עיקריות: מערכות מעקב, קלורימטרים, גלאי מיואונים וסילונית (סולנואיד). דרך שילוב המידע המתקבל מהשכבות השונות, ניתן לזהות אילו חלקיקים נפלטו במהלך ההתנגשות ומשם להסיק מידע על ההתנגשות ועל החלקיקים שנוצרו בה.

מטרות המנגיש 
למנגיש הקומפקטי הקווי קיימות שתי מטרות עיקריות. המטרה הראשונה, והחשובה ביותר, היא לגלות מידע מדויק יותר לגבי בוזון ההיגס, בזכות התכונות הנקודתיות של האלקטרונים והפוזיטרונים כמוזכר. המטרה השנייה המושגת באמצעות טכנולוגית האצת האלומות היא בדיקת התנהגות top quark באנרגיות גבוהות. התנהגות קווארק זה לא נחקרה עד כה באנרגיות בסדרי גודל אלו.

המנגיש שואף לגלות פיזיקה חדשה, מעבר למודל הסטנדרטי, הן באמצעות הדיוק הגבוה במדידותיו והן באמצעות גילוי ישיר של חלקיקים חדשים. מנגיש זה אמור להציע רגישות מרובה למצבים האלקטרו-חלשים השונים.

תכנון ובנייה 
המנגיש הקומפקטי הקווי הוא המנגיש הקווי הגדול ביותר אשר מתוכנן ועתיד להיבנות. לשם השוואה, המאיץ הקווי של סטנפורד בקליפורניה (SLAC) קטן ממנו פי עשרה. השטח המיועד לבנייתו של המנגיש נמצא על הגבול בין צרפת לשווייץ, בתוך שטחי CERN. בתכנונו של המנגיש השתתפו מעל ל-70 מוסדות מיותר מ-30 מדינות, כולל האוניברסיטה העברית שבירושלים מטעם מדינת ישראל.

המנגיש אמור להחל את פעילותו ב-2035, אותה שנה בה מנגיש ההדרונים הגדול (LHC) אמור להפסיק את פעילותו.

קישורים חיצוניים

הערות שוליים 

מאיצי חלקיקים