היסטוריה בעולם המדע: עקבות לקיום "החלקיק האלוהי"

מי מחפש את בוזון היגס - החלקיק האלוהי?

עשרות אלפי מדענים עובדים במאיץ החלקיקים CERN בז'נבה, שוויץ. ארה"ב הפחיתה בשנים האחרונות את התקציב שהיא מעבירה לפרויקט ולכן האירופאים הקדימו אותם ואיתרו את החלקיק ראשונים.

כמה כסף הושקע בחיפוש עד היום?

תקציב המאיץ הוא מעל מיליארד פרנק בשנה. במשך 50 שנות החיפוש אחר הבוזון הושקעו בפרויקט מיליארדי דולרים רבים. ממשלת ארה"ב אישרה בעבר, אך לאחר מכן ביטלה את אישורו של תקציב של 5-10 מיליארד דולר לבניית מאיץ בשטחה.

למה מחפשים את החלקיק?

כדי להבין טוב יותר את העולם. כיום קיימת משוואה שמתארת את הקשר בין כוחות שונים שפועלים בעולמנו הפיזיקלי, אך במשוואה הזו יש נעלם, ולכן היא היום מגושמת ולא מדויקת.

הדרך להתגבר על כך היא לבצע קפיצה מחשבתית: נניח שבכל מקום בו נדמה לנו שיש "כלום", יש בעצם שדה של כוח ("שדה היגס") ובתוכו נעים חלקיקים ("חלקיקי היגס"). אם רק מוסיפים את האלמנטים הללו, פתאום מתוארים הכוחות בעולם במשוואה פשוטה המתארת מצבים רבים.

על-פי התיאוריה, אנחנו מוקפים בחלקיקי בוזון היגס. החלקיקים מתנגשים זה בזה כל הזמן ויוצרים חלקיקים אחרים, אך הם שורדים זמן כה קצר שאי אפשר להבחין בהם.

אפשר להשתמש באנלוגיה של כוח הכבידה. מרגע שניוטון הניח כי קיים כוח משיכה בין כל שני עצמים בעולם, וכי כדור הארץ מפעיל כוח כבידה על כל מה שקיים בו, הרי שמשוואות המתארות תנועה בכדור הארץ ומחוצה לו הפכו לפתע לפשוטות למדי, והן מתארות כל תנועה שהיא בעולם. איש לא ראה עד היום את כוח הכבידה, אך עבור פיזיקאים ואנשים רגילים, הוא נחשב היום למובן מאליו.

מדוע המדענים משתוקקים לגלות את החלקיק?

"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", אמר בעבר ל"גלובס" פרופ' גיורא מיקנברג, הישראלי הבכיר ביותר במאיץ החלקיקים ה-CERN. לדבריו "משוואות אלגנטיות גורמות לנו לתחושה של סדר, לתחושה שאנחנו מבינים טוב יותר את העולם, וזה מה שהופך אותנו לנבדלים מחיות". מיקבנרג הוסיף כי "את החלקיקים שאין שום דרך אחרת לאתר, מגלים גלאים שפותחו על ידי חברות ישראליות. אני בכיתי כשראיתי את זה".

החוקר פרופ' לורנס קראוס מאוניברסיטת אריזונה כתב היום באתר Slate: "אם ה'כלום' שאנחנו מכירים בעצם מלא בכל מיני שדות וחלקיקים שאנחנו יכולים לאתר ולחקור, אזי המרחב מסביבנו הרבה יותר עשיר ומוזר מכפי שחשבנו".

איך גילו את החלקיק?

בתוך המאיץ ב-CERN ניתן למצוא 27 קילומטרים רבועים של מנהרה. בתוך השטח הזה מואצים שני זרמי פרוטונים בכיוונים נגדיים ב-99.9999% ממהירות האור, והתנגשותם יוצרת מאות מיליארדי חלקיקים בכל שניה. החלקיקים הללו נקלטים בגלאים ענקיים, שגודלם כגודל בניין משרדים, והמידע המתקבל מנותח על ידי 3000 מחשבי ענק.

הגלאים הללו אינם יודעים לאתר חלקיק היגס, אשר מתקיים לאחר ההתנגשות רק לחלקיק שניה, אך הם יודעים לקלוט ולאמת את קיומם של תוצרי ההתפרקות של החלקיק, ומתוך כך להסיק את קיומו של החלקיק קודם לכן.

מה בדיוק התרחש היום?

היום נמצאה עדות לקיומו של החלקיק, אך הסיפור עדיין לא נגמר. המידע מבוסס על נתונים מ-2011 ו-2012. עם זאת, רוב הנתונים של שנת 2012 עדיין לא נותחו. החוקרים יודעים לומר בוודאות כי מצאו חלקיק חדש, כי זהו חלקיק כבד, וכי הוא בעל "מאפיינים בוזוניים", כלומר דומה לחלקיק אותו המדענים מחפשים, ובהחלט הינו קרוב משפחה שלו.

מה זה בעצם אומר?

שהסיכוי שאכן קיים חלקיק היגס שמתאים בדיוק למלא את החור במשוואות, הוא גדול מאי פעם. אולם, הריגוש שבהוכחה הוודאית והסופית לקיומו, עדיין לפנינו וצפויות מסיבות עיתונאים נוספות של CERN.

מה הצעד הבא?

מידע נוסף יפורסם לקראת סוף החודש, לאחר סיום ניתוח הנתונים. גם אם החלקיק יאותר באופן ברור, עדיין יש מה לעשות במאיץ החלקיקים, למשל להוכיח או להפריך את קיומם של אנטי חומר, חומר אפל ואנרגיה אפלה.

האם יש לזה יישום מסחרי?

מיקנברג סיפר בעבר ל"גלובס" 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.

איך קיבל חלקיק בוזון היגס את שמו?

בוזון הוא שם תיאורי של משפחה שלמה של חלקיקים תת-אטומיים בעלי מאפיינים ייחודיים. חלקיק בוזון היגס, על פי המשוואות, אמור להיות אחד ממשפחת הבוזונים. המשפחה נקראת על שמו של הפיזיקאי ההודי פרופ' סטיאנדרה נת' בוז, מחלוצי תורת הקוואנטים בתחילת המאה ה-20.

פיטר היגס הוא המדען אשר ציין לראשונה כי כדי שהמשוואות המתהוות של תורת החלקיקים יהיו מושלמות, יהיה יעיל אם יתקיים בתוכן חלקיק מסוים שאת הפרמטרים שלו הגדיר.

היום אמר היגס במסיבת העיתונאים לגילוי החלקיק כי את האבחנה הזו עשה במהלך פסקה אגבית במאמר שכמעט ולא פורסם.

זו עוצמתו של הממצא הנוכחי: הוא החל כתיאוריה טהורה ורק לאחר מכן נמצא בפועל, לעומת מקרים בהן תיאוריות נבנות כדי לתאר מצב קיים. מדובר במדע בהתגלמותו הטהורה ביותר.

 בוזון היגס