הישג למדענים: הצליחו לבודד לראשונה אטומים של אנטי-חומר

ד"ר אלי שריד, שהשתתף במחקר ב-CERN: "התוצאות יוכלו להוביל לתגליות מרעישות שיערערו את יסודות הפיזיקה"

שתפו כתבה במיילשליחת הכתבה באימייל
אסף שטול-טראורינג

חוקרים במרכז המחקר CERN בשווייץ הצליחו ללכוד לראשונה אטומים של אנטי-חומר ולשמר אותם לזמן קצר באמצעות טכניקות חדשניות שפיתחו. מדובר בהישג טכנולוגי משמעותי שכן כאשר חלקיק אנטי-חומר בא במגע עם חומר רגיל, החלקיקים משמידים זה את זה ומשחררים תוך כדי כך את האנרגיה האצורה בהם כקרינה או כחלקיקים חדשים.

לדברי הפיזיקאי ד"ר אלי שריד מהקריה למחקר גרעיני בנגב (קמ"ג), שהשתתף בקבוצת הניסוי הקרויה ALPHA, מדובר בנקודת ציון חשובה בחקר אנטי-חומר: "כעת נוכל להתקדם ולחקור את תכונותיו של האנטי-חומר האטומי שיצרנו ולבדוק אם יש לו תכונות שונות מאטום מימן רגיל. כל תוצאה שתצביע על ההבדלים תהיה בבחינת תגלית מרעישה שתערער את יסודות הפיזיקה".

אחת ההבנות העולות מהפיזיקה של המאה ה-20 היא שלכל סוג חלקיק שאנו מכירים יש גם אנטי-חלקיק. לחלקיק התת-אטומי, הפרוטון, ישנו תאום אנטי-פרוטון שזהה במסה שלו ובתכונות אחרות אבל בעל מטען חשמלי הפוך מהמטען החיובי של תאומו; לאלקטרון ישנו חלקיק אנטי-חומר תאום הקרוי פוזיטרון, וגם לו מטען חשמלי הפוך. על פי התיאוריות המקובלות כיום, כל סוגי חלקיקי האנטי-חומר מהווים תמונת מראה של חלקיקי החומר התואמים להם.

ההישג האחרון דווח השבוע בכתב העת Nature, ולו שותפים 42 פיזיקאים מ-16 אוניברסיטאות ומוסדות מרחבי העולם. דובר הקבוצה הוא פרופ' ג'פרי הנגסט מאוניברסיטת ארהוס בדנמרק. פעילותו של ד"ר שריד בקבוצת המחקר מומנה על ידי הקרן הלאומית למדע. מענק הקרן גם אפשר עבודה באוניברסיטה העברית של פרופ' לזר פרידלנד ותלמידו עידו ברט, במסגרתה חקרו השניים טכניקה ששולבה בניסוי לשליטה באנטי-חומר.

עד כה הצליחו מדענים ללכוד ולחקור לעומק רק את החלקיקים התת-אטומיים של האנטי-חומר ולחזק את התפישה לפיה ישנה סימטריה בתכונות החומר והאנטי-חומר. ב-2002 רשמו המדענים ב-CERN פריצת דרך חשובה כשהצליחו לייצר לראשונה את גרסת האנטי-חומר של אטום מימן קר - אירוע שפתח צוהר לחקר תכונות חדשות של אנטי-חומר בצורה אטומית. אלא שבשנה זו לא היו לחוקרים את האמצעים לשמר את החלקיקים האטומיים שיצרו; אלה השמידו את עצמם מייד כשבאו במגע עם חומר רגיל.

בתקופה זו כבר הצליחו מדענים לשמר אנטי-פרוטונים ופוזיטרונים בלי קושי רב מדי, כך שלא ישמידו את עצמם במגע עם חומר. "אתה מפעיל שדות חשמליים שיוצרים בור אנרגטי, שממנו החלקיקים לא יכולים לצאת כי אין להם מספיק אנרגיה", הסביר ד"ר שריד.

במחקר הנוכחי הגיע גם תורו של האנטי-מימן. תחילה ייצרו החוקרים את האנטי-מימן בשיטה שהתגלתה ב-2002: האנטי-פרוטון והפוזיטרון קוררו וקורבו זה לזה במתקן ואקום, שם החלו להתנגש זה בזה. בחלק מההתנגשויות, נוצרו חלקיקי אנטי-מימן. כדי שהחלקיקים החדשים לא ישמידו את עצמם במגע עם החומר שמסביב, החוקרים קיררו את הפוזיטרונים והאנטי-פרוטונים לטמפרטורה הקרובה לאפס המוחלט, ואלה הוכנסו לתוך שדה מגנטי מיוחד שלא מאפשר לחלקיק לבוא במגע עם כל חומר.

בשלב מסוים הסירו החוקרים את השדה המגנטי, ששחרר את חלקיקי האנטי-מימן ואיפשר להם לבוא במגע עם חומר. מתוך 335 ניסיונות שביצעו החוקרים, הם זיהו בגלאי הסיליקון שהקיפו את המתקן מעברי חלקיקים שהעידו על השמדתם של 38 אטומי אנטי-מימן שבאו במגע עם חומר. עד הסרת השדה המגנטי, הצליחו חלקיקי האנטי-מימן הללו להתקיים לשישית שנייה - פרק זמן לא מבוטל מבחינת החוקרים, שאותו הם צופים להרחיב בעתיד הקרוב.

הפיזיקאי פרופ' אליעזר רבינוביץ, יו"ר הוועדה לאנרגיות גבוהות, ציין כי בידוד האנטי-מימן ושימורו הינו הישג טכני מרשים. עם זאת, הוא הוסיף כי "מבחינה תיאורטית אני לא מצפה שיהיו חידושים דרמטיים, אבל כל פעם צריך למדוד ולברר אם הדעות הקדומות שלנו נכונות, או שצפויה לנו הפתעה".

האנטי-חומר מטריד את החוקרים מאז גילויו בתחילת שנות ה-30. על פי התיאוריות המקובלות כיום, כל החומר סביבנו הוא שארית החומר ששרד את ההשמדה הדדית של חלקיקי חומר ואנטי-חומר כשאלה באו במגע זה עם זה בשנותיו הראשונות של היקום. "על פי הדמיון בין החומר לאנטי-חומר ניתן היה להניח שתיווצר כמות שווה שלהם", אומר ד"ר שריד; "אבל אם זה היה בדיוק כך, החלקיקים היו משמידים אחד את השני ולא היינו פה בשביל לדבר על זה. העובדה שהיקום שלנו הוא יקום של חומר היא תוצאה איזושהי שבירה מאוד קטנה השוויון בין כמות החומר לאנטי-חומר". לדברי שריד, "התקווה הגדולה של המדענים היא שבסופו של דבר נוכל להבין מה גרם לשבירה הזו".

תגובות

הזינו שם שיוצג כמחבר התגובה
בשליחת תגובה זו הנני מצהיר שהינני מסכים/ה עם תנאי השימוש של אתר הארץ