בואו לגלות את עמוד הכתבה החדש שלנו
 

טרם ביצעת אימות לכתובת הדוא"ל שלך. לאימות כתובת הדואל שלך  לחצו כאן

לקרוא ללא הגבלה, רק עם מינוי דיגיטלי בהארץ  

רשימת קריאה

רשימת הקריאה מאפשרת לך לשמור כתבות ולקרוא אותן במועד מאוחר יותר באתר,במובייל או באפליקציה.

לחיצה על כפתור "שמור", בתחילת הכתבה תוסיף את הכתבה לרשימת הקריאה שלך.
לחיצה על "הסר" תסיר את הכתבה מרשימת הקריאה.

המדענים במאיץ החלקיקים: גילינו חלקיק שמתנהג כמו בוזון היגס

לאחר עשרות שנים, הוצגו הבוקר ראיות לקיום אחת החוליות החסרות במודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים. פרופ' גרוס, שהוביל את החיפוש: ברור כשמש שהתגלה ההיגס"

154תגובות

"תודה, טבע". במלים אלה חתמה פביולה ג'יאנוטי, דוברת קבוצת החוקרים של גלאי ATLAS במאיץ החלקיקים הגדול בשווייץ, את ההרצאה שבה הציגה את התגלית האחרונה של הפיזיקה המודרנית: חלקיק חדש, שתואם בתכונותיו את הבוזון היגס, החלקיק התיאורטי שאחריו תרים כבר שנים.

מדענים בכירים מכנים את התגלית אבן דרך היסטורית בניסיון שלהם להבין את המבנה היסודי של החומר ביקום. "25 שנה אני מחפש את החלקיק הזה", אמר פרופ' עילם גרוס ממכון ויצמן למדע, שמתאם את מאמצי החיפוש אחר ההיגס בגלאי ATLAS, "אני לא חושב שהרבה מדענים מגיעים לסיפוק כזה בימי חייהם. אני בהיי של החיים שלי".

מדובר באחת מחתיכות הפאזל האחרונות החסרות במודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים - מערך התיאוריות הפיזיקליות שניצבות בבסיס ההבנה של המדענים את הכוחות בטבע. למעשה, מכלל חלקיקי היסוד המרכיבים את היקום סביבנו (החלקיקים שאינם מורכבים מחלקיקים אחרים), ההיגס הוא האחרון שהמודל הסטנדרטי חוזה, אבל לא התגלה עד כה.

החשיבות הגדולה שלו נובעת מכך שהוא זה שמעניק ליתר חלקיקי היסוד את המסה שלהם. בלעדיו, לא ניתן להסביר מדוע לחלקיקים שונים יש מסות שונות.

ההשערה הראשונה על קיומו עלתה באמצע שנות ה-60. קבוצה של חוקרים הציעה מנגנון ייחודי להסברת האופן שבו חלקיקים מקבלים את המסה שלהם, מנגנון שידוע כשדה היגס. שדה זה אמור להימצא בכל מקום בחלל. כאשר חלקיקי יסוד שונים עוברים דרכו, כל אחד מהם מקיים יחסי גומלין שונים עם השדה; חלק מחלקיקי היסוד מקיימים איתו יותר יחסי גומלין וחלקם פחות. ככל שחלקיק מקיים יותר אינטראקציה עם שדה ההיגס, הוא "רוכש" יותר מסה. חלקיק האור, למשל, אינו מקיים שום אינטראקציה ישירה עם שדה ההיגס, ולכן אין לו מסה כלל.

אפשר להמשיל את שדה ההיגס למסיבה צפופה. כאשר אדם רוצה לחצות את החדר כדי להגיע לשולחן המשקאות, עליו להתמודד קודם עם כל בני האדם שמולו. אם האדם פופולרי מאוד, הוא יידרש לקיים בדרך אינטראקציה חברתית כזו או אחרת שתקשה עליו להגיע לבירה המיוחלת. אדם פחות פופולרי יוכל להגיע ליעדו ולשתות את המשקה שלו, גם אם לבד.

האדם הפופולרי וחברו הלא-פופולרי הם, לפי הנמשל, חלקיקי יסוד שונים. הצפיפות בחדר, שעמה השניים צריכים להתמודד בדרכם למשקה, היא שדה ההיגס. כפי שהאדם הפופולרי מקיים אינטראקציה רבה יותר עם בני האדם סביבו, כך ישנם חלקיקים שמקיימים אינטראקציה רבה יותר עם שדה ההיגס. כשבחלקיקים עסקינן, מידת ה"פופולריות" שלהם מתבטאת בתכונות פיזיקליות ייחודיות שמשתנות מחלקיק לחלקיק. חלקיקים "פופולריים" יותר, כלומר חלקיקים שמקיימים יותר אינטראקציה עם שדה ההיגס, הם חלקיקים כבדים יותר, עם יותר מסה.

כאשר מדעני המאיץ הכריזו אתמול על גילוי החלקיק החדש, הם השתמשו בניסוח זהיר קמעה, לפיו התגלה "חלקיק חדש שקונסיסטנטי עם הבוזון היגס" - כלומר חלקיק שתכונותיו הידועות תואמות את התכונות שהמדענים חוזים לחלקיק ההיגס. לצד ניסוח זהיר זה, אמר מנכ"ל המרכז האירופי לחקר הגרעין, רולף הויר, כי כאדם מן השורה הוא מרשה לעצמו לומר ש"יש לנו תגלית". הוא אף ביקש מפיטר היגס ופרנסואה אנגלרט, שניים מהחוקרים שב-1964 הציעו את התיאוריה של שדה ההיגס, לשאת דברים לאחר ההרצאות שהציגו את ממצאי הגלאי. פיטר היגס אמר ש"זה מדהים מבחינתי שזה קרה במהלך חיי".

ואולם לדברי פרופ' עילם גרוס, אין בכלל מקום לספק לגבי טיב התגלית. זמן לא רב לאחר תום הסמינר המדעי שבו הוצגו אתמול ממצאי המדענים, אמר ל"הארץ": "אולי אני נרגש מדי, אבל לי כעת ברור כשמש שהתגלה ההיגס. השאלה היא אם מדובר בהיגס שאותו חוזה המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים, או היגס אחר, שייקח אותנו אל מעבר למודל הסטנדרטי".

גישה מתונה יותר נקט הפיזיקאי פרופ' אליעזר רבינוביץ מהאוניברסיטה העברית, איש קשר של ישראל במרכז האירופי לחקר הגרעין. "אנחנו רצים במרתון ועברנו הרבה קילומטרים, אבל צריך סבלנות לגמור את כל 42 הקילומטרים", אמר. "נעשה כאן ניתוח של המון נתונים בקצב רצחני ואנשים לא ישנו לילות. אמנם אין היום מספיק נתונים כדי להחליט אם זה ההיגס, אבל היות שהוא נמצא באזור שבו פחות או יותר מצפים להיגס, זה החשוד העיקרי. השאלה היא אם יהיה בדיוק כמו ההיגס של המודל הסטנדרטי ואת זה מוקדם מדי להעריך. אז בסך הכל צריך לחכות עוד כמה חודשים ולראות איך הכל מתיישב".

גם פרופ' אהוד דוכובני ממכון ויצמן למדע, ששותף בקבוצת המחקר של הגלאי ATLAS, אומר דברים דומים: "כדי שחלקיק יהיה ההיגס הוא צריך לעמוד בכמה תנאים. כמו שכדי שכלב יהיה דוברמן, הוא צריך לעמוד בכל מיני תנאים. כרגע אנו יודעים שיש לחלקיק הזה זנב, ארבע רגליים והוא נובח. אבל אנחנו עדיין לא יודעים אם זה דוברמן".

מדענים דווקא מקווים כי לא מדובר בחלקיק ההיגס הסטנדרטי שחוזה המודל הסטנדרטי. זאת בשל רצונם להתעלות מעליו ולהציע תיאוריה רחבה יותר של פיזיקת חלקיקים, שאולי תפתור שורת בעיות שקיימות במודל הקיים. כך למשל, המודל הסטנדרטי מתאר רק שלושה מתוך ארבעת כוחות היסוד שקיימים בטבע - הכוח האלקטרומגנטי, הכוח הגרעיני החלש, הכוח הגרעיני החזק וכוח הכבידה, שאליו המודל אינו מתייחס. המודל הסטנדרטי גם לא פותר את חידת החומר האפל, שעל פי הקוסמולוגיה המודרנית אמור להרכיב כרבע מהמסה והאנרגיה ביקום, על אף שמעולם לא נצפה באופן ישיר.

לפיכך, הבנה טובה של התכונות הפיזיקליות של החלקיק החדש שהתגלה עשויה להצביע על השתייכותו אולי לקבוצה חדשה של חלקיקים, ובכך לפתוח פרק חדש בפיזיקה המודרנית. "אנחנו מאוד שמחים למצוא היגס, אבל היינו שמחים למצוא עוד חלקיקי היגס", אומר פרופ' רבינוביץ.

כל זה יתברר בחודשים הקרובים. אבל לעת עתה, אחרי שבועות רבים של עבודה קשה וחוסר שינה, המדענים מרשים לעצמם ליהנות מפרי עמלם. אפשר להניח שלאוסף בקבוקי השמפניות הריקים מאתמול יתווספו בימים הקרובים עוד בקבוקים רבים.

כעת החוקרים גם מתפנים לספר על התהליך הארוך. "תשמע, זה אחד הדברים הכי כיפיים במדע", אומר פרופ' אהוד דוכובני. "בניגוד לאיך שזה נראה בספרי הלימוד - בשנה כך וכך התגלה כך וכך, כשהכל נראה פשוט וקל - במציאות זה קרה לאט-לאט מסיגנל חדש לסיגנל משכנע".

גרוס מספר כי רגע התפנית אירע לפני כשלושה שבועות. "פתאום נכנסנו לטירוף", הוא אומר. "לא ישנתי כל התקופה הזאת וגם אתמול לא ישנתי. כל שבוע עצרנו לנתח את הנתונים של השבוע שחלף, כל פעם הסיגמא הלכה וגדלה".

פיזיקאים מגדירים את סטיית התקן של הממצאים שלהם באמצעות סיגמא, וכך, בעוד "1 סיגמא" משמעו נתונים כמעט חסרי ערך, "5 סיגמא" הוא תגלית ודאית, שכן האפשרות שהנתונים שהתקבלו אינם משמעותיים היא זניחה ועומדת על אחד לעשרה מיליון. לפיכך, כאשר שני הגלאים המרכזיים שאספו את הנתונים שהוצגו אתמול לעולם, ATLAS ו-CMS, הראו תוצאות דומות, המעידות על קיומו של חלקיק חדש עם מסה של 125-126 ג'יגה אלקטרון-וולט, וזאת עם ודאות של "5 סיגמא" - הבינו המדענים שיש להם חלקיק חדש.

"קיבלנו את התוצאה ופתאום התחלנו להאמין", סיפר גרוס. "אמאל'ה, זה באמת קורה".



תגובות

דלג על התגובות

בשליחת תגובה זו הנני מצהיר שאני מסכים/מסכימה עם תנאי השימוש של אתר הארץ

סדר את התגובות
*#
בואו לגלות את עמוד הכתבה החדש שלנו