מדען ישראלי על "החלקיק האלוהי": "בכיתי כשראיתי את זה"

מדענים ממאיץ החלקיקים CERN הנמצא בין שווייץ לצרפת, סיפרו אתמול (ד') בהתרגשות כי מצאו מידע הסתברותי חלקי - עדיין לא ממש הוכחה - לקיומו של חלקיק בוזון היגס, הידוע בכינויו "החלקיק האלוהי". בשנים האחרונות הפנים גם מי שאינו פיזיקאי, כי החלקיק הזה, בוזון היגס, הוא עניין חשוב. גם בפיזיקה, מתברר, מיתוג זה דבר חשוב.

פרופ' גיורא מיקנברג הוא המדען הישראלי הבכיר ביותר ב-CERN, מיקנברג היה אורח לשכת המהנדסים במסגרת סדרת הרצאות לרווחת החברים, והוא מסביר כאן מדוע הוא מחפש את חלקיק בוזון ביגס כבר קרוב ל-30 שנה, וזה לא בגלל השם.

"יש לנו משוואה שמתארת את הקשר בין שני כוחות הפועלים בטבע - הכוח החלש והכוח החשמלי. הדבר היחיד שדרוש כדי שהמשוואה הזו תעבוד, זה שיהיה כזה חלקיק". ומדוע חשוב לתאר שני כוחות במשוואה אחת? "משוואות אלגנטיות גורמות לנו לתחושה של סדר, לתחושה שאנחנו מבינים טוב יותר את העולם, וזה מה שהופך אותנו לנבדלים מחיות".

רעיון קיומו של "החלקיק האלוהי" הוצע לראשונה בשנות ה-70. "ידענו שהאטום מורכב מחלקיקים כמו פרוטונים, ניוטרונים ואלקטרונים, ואז גילינו שהחלקיקים מורכבים מקווארקים ושכל קווארק קטן יותר מהמיקרוסקופ הכי מדויק שלנו, ואולי בכלל אין להם גודל. אני עדיין זוכר איך בשבילי, כסטודנט באוניברסיטה הקתולית של צ'ילה, זה נשמע כדבר נורא ואיום".

החלקיקים הללו מוחזקים בתוך הפרוטון על-ידי כוח שנקרא הכוח החזק. לעומתו, הכוח החלש הוא זה שגורם להתפרקויות של חלקיקים, ובנוסף ישנו הכוח החשמלי שמועבר על-ידי פוטונים.

כשיש מפגש בין פרוטון לפרוטון (כפי שקורה במאיץ), תתי-החלקיקים שלהם הם בעצם אלה שמתנגשים. חלק מן ההתנגשויות של תתי-החלקיקים הללו, יוצרים המון אנרגיה. "מתוך כל מיליארד התנגשויות שמתרחשות במאיץ, כמה התנגשויות ספורות מייצרות כמות אנרגיה גדולה מאוד. ההתנגשויות האלה נותנות לנו אינפורמציה חדשה".

אנרגיה גבוהה יכולה להפוך למסה גבוהה, כלומר בהתנגשות כזו יכולים להיווצר חלקיקים כבדים מאוד. התיאוריה היום היא כי התנגשות כזו יוצרת קודם כול את "החלקיק האלוהי", בוזון היגס, אך תוך זמן קצר ביותר הוא מתפרק לחלקיקים הכבדים האחרים. על פי התיאוריה, הבוזון היגס היה המקור הראשון למסה של כל החלקיקים.

אגב, ההתנגשויות הללו קורות סביבנו כל הזמן. על פי התיאוריה, אנחנו מוקפים בחלקיקי בוזון היגס, וכל הזמן חלקיקים מתנגשים בהם, ויוצרים חלקיקים אחרים, אך חלקיקי הבוזון היגס סביבנו שורדים זמן כה קצר שאי-אפשר להבחין בהם.

אם יתגלו בהתנגשויות הללו חומרים חדשים, ייתכן אולי שניתן יהיה אפילו להסביר גם את הכוח החזק במשוואה אחת יחד עם הכוח החלש והחשמלי, ואז תתקבל תיאוריה אפילו יותר נקייה וקומפקטית של העולם, אבל הדרך לכך ארוכה מאוד.

קר יותר מהממוצע ביקום

מאיץ החלקיקים CERN קבור 100 מטר בתוך אדמה סלעית ומשתרע על פני שטח של 27 קילומטר מרובע. המאיץ עשוי ממגנטים על-מוליכים שהם קרים יותר מהטמפרטורה הממוצעת ביקום. הפרוטונים נעים בוואקום שהוא ריק יותר מן הממוצע ביקום. כל זאת כדי להאט את התנועה שלהם כך שניתן יהיה למדוד אותה. בכל זאת, אם היינו זורקים את הפרוטונים החוצה מן המאיץ, האלומה הייתה פוגעת בנו כמו רכבת במהירות של מעל 200 קמ"ש.

- אתם לא עלולים ליצור חור שחור ענק שישאב את כולנו?

מיקנברג: "יש לנו אנרגיות ענקיות אבל אנחנו לא אלוהים. יחסית להתפוצצות של סופרנובה, זה כלום. חלקיקים מגיעים אלינו כל הזמן מן החלל, ואף אחד לא מתרגש מזה. אני מרגיש בטוח מאוד. אני אפילו לא מודד קרינה כשאני נכנס למאיץ. ביחס לכור אטומי זה כלום".

תקציב המאיץ הוא מעל מיליארד פרנק בשנה. בימים אלה המאיץ בשיפוצים, ובמארס יופעל שוב. בארבעה מקומות בתוך המאיץ מתקיימים ניסויי התנגשות, וכמעט בכל קבוצות המחקר יש נציגים בכירים ישראלים. עד היום הוזמנו למאיץ טכנולוגיות ישראליות בהיקף כולל של 30 מיליון דולר. לאחרונה צורפה קבוצה ישראלית בה חבר מיקנברג לראשונה כקבוצה רשמית במאיץ, המשתתפת גם בישיבות הרכש, וכך עשוי חלקה של הטכנולוגיה הישראלית במאיץ לצמוח עוד יותר.

"את החלקיקים שאין שום דרך אחרת לאתר, מגלים הגלאים הישראליים. אני בכיתי כשראיתי את זה", אומר מיקנברג.

מיקנברג מספר כי כדי ליצור תקשורת שוטפת בין מדענים ולפזר את עבודות החישוב בין מחשבים רבים ככל האפשר, פותחה בהשתתפות משמעותית של CERN רשת האינטרנט. "אני הייתי נגד", הוא מספר. "שאלתי - למה אתם מכניסים לי דברים למערכות המחשוב".

סביב החלקיקים עושים גם פוליטיקה. "היחסים הדיפלומטיים בין ישראל לגרמניה התחדשו ב-CERN. הרוסים בחרו לחדש את היחסים הדיפלומטיים עם ישראל ב-CERN. למה? לא יודע, אבל ככה זה קורה".