החיפוש אחר החלקיק האלוהי
מדעני מאיץ החלקיקים LHC שבקירבת ז'נבה, בהם חוקרים מישראל, מדווחים על גילוי של חלקיק חדש העומד בבסיס הפיזיקה המוכרת לנו היום
5/7/2012 15:31 | מאת: מערכת נשיונל ג'יאוגרפיק
בעומק של כמאה מטרים מתחת לפני השטח, באזור הגבול בין צרפת לשוויץ, נמצא אחד המכשירים המשוכללים והעוצמתיים ביותר העומדים לרשות המדע. מדובר במאיץ חלקיקים – תותח חלקיקים תת-אטומיים חזק יותר מכל קודמיו. הוא נקרא "המאיץ הגדול להתנגשויות הדרונים" או "מנגיש ההדרונים הגדול" (Large Hadron Collider, ובקיצור LHC). ה-LHC שוכן במעבדה הבינלאומית של הארגון האירופי למחקר גרעיני, הידוע יותר בראשי התיבות ההיסטוריים של שמו בצרפתית, צר"ן
(CERN).
במסגרת הניסויים הנערכים בתוך המאיץ, שתי אלומות של חלקיקים משוגרות בכיוונים מנוגדים לאורך המנהרה, היוצרת טבעת תת-קרקעית שהיקפה 27 קילומטרים. החלקיקים שבאלומות מוטחים זה בזה במהירות הקרובה למהירות האור. בהתנגשויות האדירות האלה נהפך החומר לחפיסות של אנרגיה, המתעבות שוב לחלקיקים מסקרנים מסוגים שונים.
אחד החלקיקים שהמדענים קיוו לגלות במשך שנים רבות הוא בוזון היגס, המכונה "חלקיק היגס" וגם "החלקיק האלוהי". הוא הראיה החסרה בתיאוריה המסבירה את אחד ממאפייניו הבסיסיים של היקום: כיצד חלקיקי היסוד רוכשים את המסות שלהם. רוב הפיזיקאים מאמינים בקיומו של שדה היגס המתפשט אל כל המרחב; חלקיק היגס אמור להיות נשא השדה הזה ולקיים פעילות גומלין עם חלקיקים אחרים.
בכתבה שפורסמה בגיליון מארס 2008 במגזין נשיונל ג'יאוגרפיק, מסביר ג'ון אליס, פיזיקאי תיאורטי בצר"ן, כי שדה היגס הוא המעניק לחלקיקי היסוד את המסות שלהם, לפי התיאוריה. הוא מציע אנלוגיה שלפיה חלקיקי יסוד שונים משולים להמוני אנשים המתחרים בריצה במגרש בוצי. לכמה חלקיקים, כמו הקווארקים, יש נעליים גדולות המתכסות בכמות גדולה של בוץ; אחרים, למשל האלקטרונים, נועלים נעליים קטנות שכמעט אינן צוברות בוץ, ואילו הפוטונים אינם נועלים נעליים כלל אלא פשוט מחליקים על פני הבוץ ואינם קולטים מאומה ממנו. על פי ההשוואה הזאת, שדה היגס הוא הבוץ.
הסיכוי לקבל בהתנגשות בודדת את חלקיק היגס הוא כמעט בלתי אפשרי. כדי להתמודד עם המשימה הזאת, הצטרף לניסויי צר"ן צוות ממכון ויצמן בראשות פרופ' גיורא מיקנברג, אשר פיתח גלאי לחלקיקים הנוצרים בעקבות התפרקותו של חלקיק היגס. בשבועות האחרונים ביצעו מדענים חישובים שהראו כי בדיוק במקום שבו צפוי להימצא חלקיק היגס נמצא חלקיק חדש, הדומה במסתו למסה הצפויה של חלקיק היגס.
פרופ' עילם גרוס, שמילא תפקיד מרכזי בצוות, תיאר בהודעה של מכון ויצמן את התרגשותו נוכח התגלית: "זה היום הגדול בחיי. מאז היותי סטודנט, בשנות השמונים, אני מחפש את ה'היגס'. עדיין קשה להאמין איך 25 שנה מתמצות בגילוי שהגיע באופן מפתיע. לא חשוב איך קוראים לזה, מעכשיו אנחנו לא מחפשים יותר 'היגס' – אנחנו מודדים את תכונותיו."
לכל החדשות »
להצטרפות למינוי »(CERN).
במסגרת הניסויים הנערכים בתוך המאיץ, שתי אלומות של חלקיקים משוגרות בכיוונים מנוגדים לאורך המנהרה, היוצרת טבעת תת-קרקעית שהיקפה 27 קילומטרים. החלקיקים שבאלומות מוטחים זה בזה במהירות הקרובה למהירות האור. בהתנגשויות האדירות האלה נהפך החומר לחפיסות של אנרגיה, המתעבות שוב לחלקיקים מסקרנים מסוגים שונים.
אחד החלקיקים שהמדענים קיוו לגלות במשך שנים רבות הוא בוזון היגס, המכונה "חלקיק היגס" וגם "החלקיק האלוהי". הוא הראיה החסרה בתיאוריה המסבירה את אחד ממאפייניו הבסיסיים של היקום: כיצד חלקיקי היסוד רוכשים את המסות שלהם. רוב הפיזיקאים מאמינים בקיומו של שדה היגס המתפשט אל כל המרחב; חלקיק היגס אמור להיות נשא השדה הזה ולקיים פעילות גומלין עם חלקיקים אחרים.
בכתבה שפורסמה בגיליון מארס 2008 במגזין נשיונל ג'יאוגרפיק, מסביר ג'ון אליס, פיזיקאי תיאורטי בצר"ן, כי שדה היגס הוא המעניק לחלקיקי היסוד את המסות שלהם, לפי התיאוריה. הוא מציע אנלוגיה שלפיה חלקיקי יסוד שונים משולים להמוני אנשים המתחרים בריצה במגרש בוצי. לכמה חלקיקים, כמו הקווארקים, יש נעליים גדולות המתכסות בכמות גדולה של בוץ; אחרים, למשל האלקטרונים, נועלים נעליים קטנות שכמעט אינן צוברות בוץ, ואילו הפוטונים אינם נועלים נעליים כלל אלא פשוט מחליקים על פני הבוץ ואינם קולטים מאומה ממנו. על פי ההשוואה הזאת, שדה היגס הוא הבוץ.
הסיכוי לקבל בהתנגשות בודדת את חלקיק היגס הוא כמעט בלתי אפשרי. כדי להתמודד עם המשימה הזאת, הצטרף לניסויי צר"ן צוות ממכון ויצמן בראשות פרופ' גיורא מיקנברג, אשר פיתח גלאי לחלקיקים הנוצרים בעקבות התפרקותו של חלקיק היגס. בשבועות האחרונים ביצעו מדענים חישובים שהראו כי בדיוק במקום שבו צפוי להימצא חלקיק היגס נמצא חלקיק חדש, הדומה במסתו למסה הצפויה של חלקיק היגס.
פרופ' עילם גרוס, שמילא תפקיד מרכזי בצוות, תיאר בהודעה של מכון ויצמן את התרגשותו נוכח התגלית: "זה היום הגדול בחיי. מאז היותי סטודנט, בשנות השמונים, אני מחפש את ה'היגס'. עדיין קשה להאמין איך 25 שנה מתמצות בגילוי שהגיע באופן מפתיע. לא חשוב איך קוראים לזה, מעכשיו אנחנו לא מחפשים יותר 'היגס' – אנחנו מודדים את תכונותיו."
תגובות