ידענים: זמן | פיסיקה קוונטית

מאת 3 באפריל 2009 17 תגובות

מדענים במאיץ החלקיקים על שם פרמי בבטאוויה שבאילינוי ("פרמילאב") מתכננים ניסוי חדש שיחקור את האפשרות שקיים ממד חמישי, בנוסף לשלושת ממדי המרחב וממד הזמן

מאת: מארק אלפרט

מתקן פרמילאב

מתקן פרמילאב

גילוי ממדים חדשים מעבר לארבעה המוכרים – שלושת ממדי המרחב וממד הזמן – יהיה בין התגליות המרעישות ביותר בתולדות הפיסיקה. כעת, מדענים במאיץ החלקיקים על שם פרמי בבטאוויה שבאילינוי ("פרמילאב") מתכננים ניסוי חדש שיחקור את האפשרות שממדים נוספים אכן קיימים.

ב-2007 הודיעו חוקרים בפרויקט MiniBooNE של פרמילאב, שעוסק באיתור חלקיקים תת-אטומיים חמקמקים המכונים חלקיקי ניטרינו, שהם גילו חריגה מפתיעה. חלקיקי ניטרינו הם חלקיקים חסרי מטען חשמלי ובעלי מסה קטנה מאוד, הנוצרים בתגובות גרעיניות ובהתפרקויות חלקיקים. ישנם שלושה סוגים של ניטרינו: הניטרינו של האלקטרון, של המואון ושל הטאו. כשהם אצים לדרכם, הם משנים את טעמם, או "מתנודדים", בקצב מהיר.

בשעה שצפו חוקרי MiniBooNE באלומה של חלקיקי ניטרינו של מואון, שנוצרה באחד ממאיצי החלקיקים של פרמילאב, הם גילו ששיעור גבוה באופן בלתי צפוי של חלקיקים בטווח האנרגיה הנמוכה (מתחת ל-475 מיליון אלקטרון וולט) הפכו לחלקיקי ניטרינו של אלקטרון. החוקרים ניתחו את התוצאות במשך שנה אך לא הצליחו למצוא הסבר קונבנציונלי לתופעה הזאת, המכונה עודף באנרגיה נמוכה. התעלומה מיקדה את תשומת הלב בהשערה מעוררת סקרנות ומאד לא קונבנציונלית: ייתכן שניטרינו מסוג רביעי מדלג פנימה והחוצה מתוך ממדים אחרים.

תיאורטיקנים של תורת המיתרים, המבקשים לאחד את חוקי הכבידה עם חוקי מכניקת הקוונטים, חוזים זה זמן רב קיום של ממדים נוספים. כמה פיסיקאים העלו את האפשרות שייתכן שכמעט כל החלקיקים ביקום שלנו כבולים לקרומית ארבע-ממדית (brane) המשוכנת בתוך "נפח" ("bulk") בעל 10 ממדים. אבל חלקיק משוער שנקרא הניטרינו הסטרילי, שמקיים אינטראקציה עם חלקיקים אחרים רק באמצעות הכבידה, יוכל לטייל פנימה והחוצה מתוך הקרומית, כשהוא חותך דרך הממדים הנוספים. ב-2005 חזו היינריך פֵּייס, כעת באוניברסיטת דורטמונד שבגרמניה, סאנדפי פקוואסה מאוניברסיטת הוואי ותומס ג' ויילר מאוניברסיטת ונדרבילט שהמסעות שעורכים חלקיקי הניטרינו הסטריליים בממדים נוספים יגדילו את ההסתברות לתנודות טעם באנרגיות נמוכות – וזוהי בדיוק התוצאה שהתגלתה ב-MiniBooNE שנתיים לאחר מכן.

צוות ה-MiniBooNE, שהסיכוי לגלות חוקי פיסיקה חדשים הפיח רוח במפרשיו, הציע עד מהרה ניסוי נוסף שנקרא בשם MicroBooNE כדי לבחון את השערת הניטרינו הסטרילי. הגלאי החדש, מיכל בטמפרטורה נמוכה המלא ב-170 טונות של ארגון נוזלי, יוכל לזהות חלקיקים באנרגיה נמוכה בדיוק רב יותר מקודמו. חלקיק שיגיח מאינטראקציית ניטרינו יגרום ליינון של אטומי הארגון שיעמדו בדרכו, וישרה אגב כך זרמים במערכי תילים שיותקנו בדפנות המכל. כך יוכלו המדענים לקבוע את מסלולו המדויק של החלקיק, מה שיאפשר להם לאבחן אבחנה טובה יותר בין אינטראקציות של חלקיקי ניטרינו של אלקטרון לבין מאורעות אחרים ולקבוע בדרך זו אם באמת יש עודף של תנודות באנרגיות נמוכות.

המיכל של MicroBooNE, שיעלה על פי ההערכות כ-15 מיליון דולר, ימוקם על יד הגלאי של MiniBooNE בפרמילאב כדי שיוכל לצפות באותה אלומת ניטרינו. ביוני 2008 אישרה הוועדה המייעצת בפיסיקה של המעבדה את שלב התכנון של הפרויקט. אם הכול יתנהל כשורה, יוכל הגלאי להתחיל לפעול כבר ב-2011. חוקרים מקווים ש-MicroBooNE יוביל לפיתוח גלאים גדולים הרבה יותר, שיכילו מאות אלפי טונות של ארגון נוזלי במיכלים בגודל של מגרש ספורט. מתקנים כאלו יוכלו לחפש אחר עוד תופעות משוערות כמו למשל ההתפרקות הנדירה להפליא של פרוטונים. "זוהי טכנולוגיה חדשה ומופלאה", אומרת בוני פלמינג, פיסיקאית באוניברסיטת ייל והדוברת של פרויקט MicroBooNE. "והיא תמלא תפקיד מכריע בקידום הפיסיקה לשלב הבא".

מארק אלפרט הוא מחבר הספר "התיאוריה הסופית" (הוצאת טאצ'סטון, 2008), הכתבה התפרסמה בגיליון נובמבר 2008 של "סיינטיפיק אמריקן"

17 תגובות ל “האם יימצא ממד חמישי?”

  1. גלעד

    תיאוריה… כדי לייצג מיקום של משהו(לדוגמא : בן אדם) צריך 4 מספרים : ציר X , Y ,Z וזמן , אולי המימד החמישי מתאר את ה "איך" , "מצב" , "עולם מקביל" ,"מספר גלגול הנשמה" , "אנרגיה" וכ"ו.. כלומר: בן אדם שחי במיקום ובזמן מסויים יכול להתקיים באותו מיקום ובאותו הזמן רק בצורה אחרת , גוף אחר או עולם מקביל אחר, ואולי הוא בכלל לא בן אדם במימד הזה…

  2. ליבנה

    וואי, מה זאת הכתבה המסובכת הזאת?
    אבי, אתה צריך להקדיש איזשהו יום (או יותר) להסביר את כל המושגים המסובכים.
    אתה יכול להראות איזושהי מצגת לשים באתר שמסבירה על כל המושגים המסובכים (כל עולם המיקרו וננו).
    אתה יכול לעשות מצגות, או להסביר בעצמך, בקיצור, אתה חייב להסביר את כל הדברים האלה, לא כולם כאלה גאונים.

  3. נקודה

    והכי חשוב ידידי הקטנים,
    השתדלו לפקוד יום יום את אתר הידען

  4. רואה

    לקרא ולהתענג
    צבי ינאי במלוא יופיו.
    זה רק ניצוץ קטן ממה שיש בו, צריך שיהיה מפורסם עוד חומר שלו.

    צבי ינאי :
    "ממרחק השנים העצום הפעור בינינו הייתי שמח לו יכולתי לצייד אתכם בצרור עצות מעשיות להצלחה בחיים, אבל הצלחה היא המון דברים, שאת רובם אינני מחשיב ואינני אוהב.
    מה שיש לי להציע לכם הוא קו מנחה, שעשוי לעזור לכם להיות שלמים עם עצמכם בכל אשר תעשו או לא תעשו, כי הוא לא תלוי בהצלחה חומרית, לא מותנה בכיבושים ולא קשור בכוח ובהישגים, אלא בכם בלבד: הסיפוק מההליכה אחר צו מצפונכם.
    את המצפן לקו מנחה זה תוכלו למצוא באמרה המיוחסת להלל הזקן: מה ששנוא עליך אל תעשה לחברך.
    זה לא מצפן מושלם, הוא לא תמיד מדויק, אבל אינני מכיר מצפן טוב ממנו. כוחו בפשטותו, כי הוא אוצר בתוכו את עקרונות הדמוקרטיה, הליברליזם וכבוד האדם.
    אל תנסו להרחיבו, כי אם תצפו שיעשו לכם מה שהייתם עושים לאחרים, או שתעשו להם מה שאהוב עליכם, תחטיאו את המטרה וגם תצאו במפח נפש.
    זהו אמנם מצפן קטן, אבל די בו כדי להגן עליכם מפני קסמן של מטרות המקדשות אמצעים ומפיתוייו של הקונפורמיזם.
    גם אם יידמה לכם לפעמים שאחרים מצליחים מכם בלעדיו, גם אם תישארו בודדים בגינו, גם אם המעשה שעשיתם – או המעשים שנמנעתם מלעשותם – ייראו לכם בטלים בשישים מול אירועים ותהליכים גדולים מהם, תמצאו שהליכה אחר מצפונכם תבטיח לכם מידה לא מבוטלת של סיפוק, ובסיפוק יש תמיד מנה לא מבוטלת של אושר.
    אני רוצה לקוות שתיתנו אמון במדע ושתשימו מבטחכם ברציונליות, אבל אל לכם להתייחס אליהם כאל דת ואל תנסו למצוא בהם מענה לכל הדברים החשובים לעולם ולאדם. הרציונליות לא תוכל להכריע עבורכם בין נטיות הלב לבין נטיות השכל.
    למדע אין תשובה לתכלית קיומכם ולא למשמעות חייכם. אפילו ההבנה שיעניק לכם תחומה בגבולות התבונה ומוגבלת בתחומי הידיעה והמתודה המדעית.
    ואף על פי כן, שני אלה הם הערובה החזקה ביותר לעצמאות מחשבתכם ולריבונותכם על חייכם.
    זכרו, המדע לא מנסה לגלות את רצון הטבע, כי לטבע אין רצון, אין כוונות, אין מטרות.
    אנשי המדע לא מתיימרים לדעת את האמת הסופית על הדברים שהם חוקרים, כי אין אמת סופית, וגם אם היא קיימת – לעולם לא יידעו שהגיעו אליה.
    דעו, האמיתות של הטבע אינן עובדות, אלא פרשנויות שהמדענים נותנים לדברים שהם רואים ולדברים שהם אינם משיגים בחושיהם. על כן האמיתות משתנות מעת לעת, בהתאם לפרשנויות החדשות שמעניקים להן.
    המדע לא מתיימר לדעת סודם של דברים וסיבותיהם של אירועים שלא ניתנים לתיאור בקטגוריות מדעיות.
    מטעם זה הוא לא חוקר רוחות רפאים וגלגולי נשמות, כי לנשמה שהתגלגלה באדם אין זיכרון, ובהעדר זיכרון אין לאמירה הזאת משמעות. המדע אינו יודע את מעשי האל ולא את כוונותיו, כי מעשיו וכוונותיו לא ניתנים לבחינה, לאישור או להפרכה.
    יש הרואים חולשה בידיעה חסרה וארעית זו של המדע.
    אני רואה בה כוח.
    אי הידיעה המובנית במדע חשובה לא פחות מהידיעה הגלומה בו, כי העדר ידיעה סופית של הדברים וחסרונה של ודאות מוחלטת כופים על אנשי המדע מידה נאותה של ענווה ומרחיקים אותם מהונאה עצמית.
    לכשתכירו בקוצר ידה של הידיעה תמצאו בו מסר מעשי וחשוב מאין כמוהו. כי בעולם השרוי באי ידיעת העתיד, ההכרעות צריכות להתקבל על פי מה שמוסרי, צודק ונכון בהווה.
    על פי מה שראוי ואמיתי היום, ולא על פי מה שעשוי להתברר כנכון וצודק בעתיד. לכן, יעדים עתידיים – ולו הנעלים ביותר – אינם יכולים להצדיק אמצעים פסולים בהווה, כי איש אינו יכול לדעת מראש עד כמה אותו עתיד יהיה נעלה באמת. רק האלים יודעים בוודאות מוחלטת את המחר, רק הם יודעים את הנצח.
    אשר על כן, רק הם רשאים לכאורה ליטול על עצמם את החרות לקדש את האמצעים להשגת מטרותיהם.
    אלא שהאלים לא מתגלים בעולם.
    גם לא למי שמתיימרים להיות אנשי סודם ועושי דברם.
    כי אילו היו מתגלים בעולם הם היו נאלצים לשאת באחריות למעשיהם, וזה דבר שאלים מאוד לא אוהבים.
    הם היו מתבקשים לתת דין וחשבון על העוול, ההרג והחורבן באמות מידה של צדק ומוסר ארציים. ואת זה האלים מאוד לא אוהבים. על כן, הישמרו לכם מאלים, היזהרו מכוהני הדת ומחוזי עתידות, המתיימרים לדעת את הנפלא מבינתם.
    רחקו מהעושים היום את הרע למען הטוב מחר, כי המעשים הפסולים בהווה ממילא מכתימים את הטוב שאולי יושג באמצעותם.
    במיוחד היזהרו מאותו אל אחד ויחיד שפניו קורנות אור עז ויקר כל כך, עד כי הוא נדרש להסתר פנים ממאמיניו. הישענו על שכלכם, למרות מגבלותיו, כי לריבונות שלכם על חייכם, למחשבתכם העצמאית, לסיכוייכם לצמצם את הבורות אין משענת מוצקה ממנו.
    הישמרו לכם גם מאותם מדענים שיטענו באוזניכם שכל מעשיהם נועדו אך ורק למענכם ולטובתכם. היזהרו מהצהרותיהם שהאמת המדעית כופה עליהם לפתח את פירות תגליתם – באושים ככל שיהיו. ביולוג איננו גֶן הפועל על פי כורח כימי מובנה בתוך רצף הדנ"א שלו. פיסיקאי איננו חלקיק חומר נטול רצון חופשי, מצפון ומוסר, החייב לפעול על פי דטרמיניזם פיסיקלי.
    אל תניחו לשיפוט ערכי של מדענים להשתיק את השיפוט הערכי שלכם.
    זכרו, מדענים לא עוסקים באמונות, בחמלה, באהבה, בהגינות ובשאר ערכים, אלא בתהליכים הניתנים לתצפית, לניסוי, לכימות ולבחינה עיונית. אדם נבון באמת, ואני מקווה שתהיו כאלה, יודע מתי להציב את הרגש לפני השכל, לא רק מפני שזה הדבר הנכון לעשותו, אלא גם משום שזה הדבר שחשוב לו לעשות.
    רחקו מכל אידיאליזציה.
    מאידיאליזציה של החיים, של האדם, של הרגש, של הטבע, של המדע, של האלים – ומעל לכל מאידיאליזציה של האידיאות, כי כל אידיאליזציה קוברת במו ידיה את האידיאל העומד ביסודה.
    דעו לכם, מעשי התועבה הגדולים ביותר יצאו מבית היוצר של האידיאות הגדולות.
    מאלו שרצו לבנות עולם חדש על חורבותיו של עולם ישן, מאלו שחתרו לכפות על זולתם אחווה, שוויון, חרות וצדק, מאלו שביקשו ליצור גזע חדש של אדם עליון.
    אל תתפתו לאידיאליזציה של אהבה,
    לאידיאליזציה של אחווה,
    לאידיאליזציה של חסד,
    לאידיאליזציה של צדק,
    לאידיאליזציה של יופי,
    לאידיאליזציה של כוח,
    לאידיאליזציה של גבורה,
    לאידיאליזציה של אמת,
    לאידיאליזציה של הקרבה,
    לאידיאליזציה של חברות.
    במיוחד שמרו נפשכם מרציונליזציה של אידיאליזציה.
    מכל הטעמים האלה, ידידי הקטנים, שמרו על מצפנכם הקטן. "

  5. א.בן-נר

    מה שיפה כאן. איך, מתוך תאוריה כל כך מופשטת, נבנית מערכת ניסוי וניבוי שלכאורה, במבט ראשון, נראית כאילו שאינה קשורה לתאוריה ואולם, לא היתה יכולה להיבנות ללא התאוריה.

  6. חיים

    הוגין, באיזה חומר אתה משתמש, גלה , גלה גם לנו. גם אנחנו רוצים.

  7. רענן

    סרטון יפה שמסביר איך לדמיין את המימדים על לעשירי שבהם

  8. גיל דותן

    למה גילוי עודף תנודות עוזר להוכיח שיש מימד חמישי ?

    ולא נאמר כי שאר המימדים מכורבלים במרחב פלאנק מה שאומר שהם די שווי ערך?
    אז מי אמר שזה יהיה מימד זה או אחר אם בכלל.

  9. נעם

    הוגין,

    אני נישבע לך בכל היקר לי, לא הבחנתי בשום רעיון במאמר!

    אנא, נסחי מחדש את הרעיון כך שגם בן תמותה רגיל כמוני יוכל להבינו

  10. הוגין וכו,

    טוב ,יש גם 'חכמים בלילה' היודעים להבחין בין עיקר לתפל ולהתייחס ברוחב השכלי ,מרחבי,ומעמדי למכלול מימדי מציאויות בכבוד וביראה הכרוכה בכך אך שעתם לא תמיד תלויה בהם עצמם אלא בתשוקתם,רצונם,מחוייבתם וסתם:כמו בצל כל ארץ המכשפים והקוסמות נושבים הם עם הרוח ה,,ספרים המלומדים ו,,נשמת אפם.
    אמור אדון נעם ,המלבד להקניטני או לשבחיני לא תוכל לתת התייחסות 'רעיונית' למאמר גופו??

  11. נעם

    הוגין,

    לפי שעת התגובה שלך, ובעיקר לפי התוכן המוזר שלה, בודאי כתבת זאת מתוך שנתך…

  12. הוגין וכו,

    אופס,מאמר זה דורש התייחסות וריכוז בחמישה מימדים!?..לא פשוט,לא בטוח,בלתי מוכר ואולי כן מוכר לדוגמא בספרים 'חומריו האפלים '(הטרילוגייה)ועוד.
    סביר גם ,שבדומה לנושא כבד המשקל -וטעון התפיסות השנויות בו שבמאמר זה סוג התגובות בשרשרת הזיקות יכריע !ואולי גם יגרום להכרח מצד 'יד מסויימת בפלאות האתר' ליצור מחיקות רבות ,ישנות וחדשות אשר תגרומנה לחללים והוצאת תגובות אחרות מהקשרם בכלל ומערכם המוחלט (אם יש דבר כזה) עד כדי גיחוך 'מערכתי' גם של כל מערך התגוביטציה וכמה מוחות 'מבריקים' באתר-תלויי זהות-אישית כ'שלשיית' מ.נ.א לדוגמא(מיכאל,נעם,אורן) או הזוג נ.מ.(נקודה-מיכאל)והבלתי מזוהים למינם יתבלבלו ואולי גם יתחרפנו לגמרי(בדומה לחורים שחורים בממש היוצרים שאיבה וקריסה זיקתית).
    אז אולי אנו בפתיח התאוריה הסופית?או אולי האחרית??
    הולך להיות 'סדר' -'פסח' מעניין :)=+-(:

  13. עובר אורח

    "הכתבה התפרשמה בגיליון נובמבר 2008 של "סיינטיפיק אמריקן " .
    התפרסמה *

  14. מקסים

    נקודה,
    זה שיש שם i , זה לא מוכיח שיש אפילו יותר 4 מימדים.

    i זה סה"כ טריק מתמטי, כדי לגרום למבנים אלגברים לקיים תכונות מסויימות שלא קורות בממשיים.
    תקרא למשל על אלגברת הקווטרניונים של המילטון.

    גילוי מימד נוסף רק יחזק את ההנחות שעליה מושתת תורת המיתרים, קיום מימדים נוספים.

  15. נקודה

    במשוואות מכניקת הקוונטים מופיע המספר המדומה i . זה הרבה יותר חזק ממימד חמישי קטן.

הוספת תגובה

  • (will not be published)