"החלקיק האלוהי" או "החלקיק הארור"? גלגוליה של אגדה אורבנו-פיסיקלית

.
"היום", אומרים הפיסיקאים, "היום, זה לא מה שהיה פעם. פעם העולם היה פשוט". בראשית דרכו
היה היקום פשוט, חם ואנרגטי מאוד, אבל הוא הצליח להתקיים במצבו זה זמן קצר מאוד. ככל שנקפו
השניות, התפזרה האנרגיה במרחב המתפשט, והיקום התקרר ונעשה מורכב ומסובך יותר מרגע לרגע.
החלקיקים הראשוניים שיכלו להתקיים רק ברמות האנרגיה הגבוהות "הסתתרו" מאחורי "נציגים"
מסוגים שונים, שהתרבו והלכו, תוך שהם מקיימים ביניהם קשרי משפחה מורכבים ולעתים גם טעונים
למדי. כך, פחות או יותר, התפתח היקום עד שנוצר העולם העכשווי.
.
במילים אחרות, הפיסיקאים שואפים לראות את שלל חלקיקי החומר כ"פנים שונות" או "הרכבים שונים"
של מעט חלקיקים בסיסיים. את ארבעת הכוחות הפועלים בין החלקיקים האלה (הכוח החלש האחראי
לתופעת הרדיו-אקטיביות, הכוח האלקטרו-מגנטי, הכוח החזק האחראי לקיומם של פרוטונים וניטרונים,
והכבידה) הם שואפים לראות כ"היבטים שונים" של כוח טבע בסיסי אחד ויחיד. (כאשר שני חלקיקי
חומר "מתמסרים" ביניהם במעין "כדור", אנחנו אומרים שפועל ביניהם כוח ושה"כדור" הוא חלקיק
שנושא את הכוח הזה).
.
מכיוון שכידוע, גם מסע ארוך ומורכב מתחיל בצעד אחד, אפשר לומר שהצעד הראשון במסע לאיחוד
הכוחות הוא איחודם של שני כוחות בלבד: הכוח האלקטרומגנטי והכוח החלש, בכוח בסיסי וקדום
יותר, הקרוי הכוח האלקטרו-חלש. אבל מאמץ האיחוד הזה נתקל בקושי: החלקיק שנושא את הכוח
האלקטרו-מגנטי הוא הפוטון. את הכוח החלש נושאים חלקיקי "W" ו-"Z" שהם בעלי מאסה שנמדדה
במדויק. אלא שמאסת ה- "W" וה- "Z" מוענקת להם, על-פי התיאוריה, על-ידי חלקיקי הקרוי "הבוזון
של היגס", הקרוי על-שמו של הפיסיקאי הסקוטי פטר היגס מאוניברסיטת אדינבורו שחזה את קיומו
בשנות ה-60. הבעיה היא שמאז, חרף מאמצים כבירים, חלקיק ה"היגס" טרם התגלה.
.
החלקיק האלוהי?
.
גילוי הבוזון של היגס נחשב חיוני להבנה הקיימת של מבנה החומר ביקום. אם בסופו של דבר יתברר
שהחלקיק הזה אינו קיים, תעלה במלוא חריפותה השאלה מי מעניק ל-"W" ול-"Z" את המאסה שלהם
באופן שמשמר את הסימטריות של המודל הסטנדרטי? הצורך במציאת הסבר תחליפי יחייב ארגון
מחדש של המודל הסטנדרטי, דבר שמשמעותו קרובה להחזרת המחקר הפיסיקלי המודרני לנקודת
ההתחלה – לפני כארבעים שנה. מכאן אפשר להבין את מידת התסכול של הפיסיקאים שחיפשו את
החלקיק הזה. לאון לדרמן, חתן פרס נובל בפיסיקה לשנת 1988 (יחד עם מלווין שוורץ וג'ק שטיינברג,
על גילוי הניטרינו המקביל למיואון), הציב את ההיגס בכותרת הספר שכתב, יחד עם דיק טרסי, שתיאר
את ההיסטוריה של פיסיקת החלקיקים, מהפילוסופים-פיסיקאים הפרה-סוקרטיים, ועד לעידן מאיצי
החלקיקים הענקיים. כותרת המשנה של הספר, "אם היקום הוא התשובה, מהי השאלה?", באה מתחת
לכותרת: "החלקיק האלוהי". בכאן ואילך רבים נוהגים להצמיד להיגס את הכינוי הזה: החלקיק האלוהי,
או, אפילו, "חלקיק האלוהים". אלא שהאמת היא שלדרמן התכוון לדבר אחר לחלוטין. הוא רצה לקרוא
לספר "החלקיק הארור" (The Goddamn Particl), "מכיוון שהוא כל-כך חיוני, ובה בעת, כל-כך חמקן".
אבל המו"ל של הספר, משיקולי יחסי-ציבור ושיווק, לא קיבל את הרעיון, והציע "שינוי קל" ל- God Particle.
השאר, כמובן, היסטוריה.
.
השאלה העיקרית שהעסיקה את הפיסיקאים הייתה חישוב טווח המאסות של החלקיק ה"ארור". חישובים
מסוימים הראו שמאסתו אינה אמורה לעלות מעל ל-1,000 Gev. אבל זה נותן טווח עצום שהחיפוש בו
משול לחיפוש מולקולת חלבון בודדת בערימת שחת. במאיץ הקרוי LHC, הממוקם בתשלובת מאיצי החלקיקים
האירופית, CERN שליד ז'נבה, מתחוללות התנגשויות רבות עוצמה בין חלקיקים הנעים בכיוונים מנוגדים.
באזור ההתנגשות נוצרת מערכת אנרגטית מאוד, הדומה למצב שהיה קיים בחלקיקי השנייה הראשונים
לאחר המפץ הגדול. כתוצאה מכך הופכים חלקיקי החומר לאנרגיה, לפי הנוסחה המפורסמת של אלברט
איינשטיין, המתארת את השוויון בין החומר לאנרגיה. לאחר מכן, האנרגיה מתפשטת במרחב והמערכת
מתקררת (בדיוק כפי שקרה בתהליך התפתחות היקום). כתוצאה מכך חוזרת האנרגיה והופכת לחלקיקי חומר,
העוברים ומשחזרים את אותו תהליך רב- שלבי עד שהם יוצרים את החלקיקים המסוגלים להתקיים במציאות
המוכרת לנו.
.
התראת אאוריקה
.
התהליך הזה מספק למדענים כחמישה מיליון ג'יגה בייט נתונים בשנה. הצורך לחשב ולנתח את המידע מכל
ההתנגשויות האלה, שקול לניסיון להבין מה אומרים כל תושבי העולם, כשכל אחד מהם מנהל בעת ובעונה
אחת 20 שיחות טלפון. לצורך עיבוד המידע הזה נבנתה רשת עולמית של מחשבים שכוללת כ-100,000 מחשבים
הממוקמים בכ-150 מרכזים בחמש יבשות. הרשת הזאת – שבחנה נתונים משתי תחנות מחקר הממוקמות על
המאיץ, הקרויות "אטלס" ו-CMS, סיפקה בשבוע האחרון משהו שאפשר לכנותו: "התראת אאוריקה".
.
למעשה, המערכת חיפשה אי-התאמות בנתונים הסטטיסטיים (בהשוואה לנתונים הצפויים להתקבל אם החלקיק
אינו קיים), בתחום המאסה המשוערת של החלקיק. כמובן, לאי-התאמות כאלה עשויים להיות הסברים שונים,
שיש לשלול אותם, טחד לאחד, עד שההסבר האפשרי היחיד שיוותר הור "ראינו את עקבותיו של "החלקיק
הארור". הממצאים שהתקבלו בדרך זו הראו "אפשרות בעלת סיכוי גבוה לקיומו של הבוזון של היגס, שמאסתו
היא 126 Gev. עם זאת, עדיין קיים סיכוי של אחד ל-5,000 כי מקור האירועים הנוספים שנצפו במאסה זו הוא
בסטייה סטטיסטית, ולא בחלקיק "הארור". מכאן, שהמשחק טרם הסתיים, ובאביב המאיץ, הפיסיקאים,
ההתנגשויות רבות העוצמה והדיווחים הנרגשים – יבואו בחזרה.
.
.
.

.
הדמייה של התנגשות חלקיקים המעידה על קיומו של "החלקיק הארור"
.
.
ואם יימצא ה"היגס", האם נוכל להכריז על סוף הפיסיקה?
.
ב-27 באפריל, בשנת 1900 נשא לורד קלווין, אחד מהפיסיקאים הגדולים בעולם, הרצאה לפני חברי החברה
המלכותית של בריטניה הגדולה, וקבע כי "אין לצפות עוד לשום תגלית חדשה בפיסיקה. מה שנותר הוא רק
לבצע חישובים יותר מדויקים. למעשה, נותרו רק שתי עננות קטנות של חוסר ודאות, בקשר לתיאוריה הדינמית
של חום ואור". שתי העננות הקטנות הללו הפכו להוריקנים שהובילו למהפכה של ממש בפיסיקה, ולשינויים
שעיצבו מחדש את כל תפיסת העולם של הפיסיקאים.

עם או בלי קשר לאמירה הזאת של לורד קלווין, אפשר לומר, ברמה טובה של ביטחון, כי מי שיאמר כי
"נותרה עוד עננה אחת בלבד של חוסר ודאות, והיא שאלת קיומו או אי-קיומו של חלקיק ה"היגס", עתיד
להתבדות, כפי שהתבדה לורד קלווין. למעשה, כבר כיום יש לא מעט רמזים על פיסיקה חדשה שמופיעה
באופק.

כתיבת תגובה

כתובת הדוא"ל לא תפורסם.