חוקרים בנו מודל שלפיו המסה של חלקיק היגס, שמסייע לייצר את המסה של החלקיקים היסודיים, השתנתה ביקום הקדום, ולכן היא הרבה יותר קטנה ממה שמתאר המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים
כיצד אפשר לגלות מידע חדש על העולם שסביבנו ועל החומר שמרכיב אותו? פיזיקת חלקיקים היא ענף בפיזיקה שחוקר את החלקיקים היסודיים והכוחות שפועלים ביניהם. החלקיקים היסודיים הם אבני הבניין של החומר (אשר אינם מורכבים מחלקיקים אחרים) – ובהם אלקטרונים, קווארקים, פוטונים וגלואונים – וקיימות ביניהם אינטראקציות (כגון פעולה הדדית, הכוח שהם מפעילים זה על זה או התנגשות אנרגטית ביניהם). חלקיקים יסודיים רבים אינם מופיעים במצבים רגילים בטבע אך יכולים להיווצר ולהתגלות במהלך התנגשויות אנרגטיות של חלקיקים אחרים, כפי שקורה במאיצי חלקיקים.
מאיצי חלקיקים הם מתקנים שמגבירים את מהירותם של החלקיקים באמצעות העברתם בשדות חשמליים ומגנטיים כדי ליצור ביניהם התנגשויות, וההתנגשויות מכוונות לגלאי שמתעד ואוסף מידע על תוצריהן (חלקיקים חדשים). כך אפשר לפענח את תכונותיהם של החלקיקים המרכיבים את החומר ביקום ואת הכוחות שמועברים ביניהם.
ד”ר מיכאל גלר מבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת תל אביב הוא תיאורטיקן בפיזיקת חלקיקים. פיזיקאים תיאורטיקנים משתמשים בכלים תיאורטיים ומתמטיים כדי לתאר מערכות פיזיקליות טבעיות ולספק ניבויים על התנהגותן שאפשר לבחון בניסויים ובתצפיות. במחקריו, מנסה ד”ר גלר, בין השאר, להסביר את המסה של חלקיק ההיגס, גם בהקשר של המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים – אשר מתאר את כל החלקיקים הידועים. חלקיק זה – היגס – אחראי למסה של כל החלקיקים היסודיים באמצעות האינטראקציות עמם. גם המסה שלו עצמו מושפעת מאינטראקציות אלו. הוא התגלה, לאחר מאמץ ארוך שנים, ב-2012 ב-LHC – מאיץ החלקיקים הגדול בעולם אשר נמצא על גבול שווייץ-צרפת.
“המודל הסטנדרטי הוא חזית הידע אבל יש בו חוסרים ובעיות”
“נכון שהמודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים הוא חזית הידע האנושי, אך יש בו חוסרים ובעיות. כך למשל, המסה של חלקיק ההיגס. חישובה של מסת ההיגס, במודל, מניב תוצאה גדולה יחסית מזו שנמדדת בפועל. מסה זו מורכבת מאינטראקציות עם חלקיקים רבים ולכל אינטראקציה יש תרומה שונה והרבה יותר גדולה מהערך הכולל המדוד. בעבר הוצעו פתרונות רבים לבעיה זו, אך עם הפעלת ה-LHC תחזיות אלה לא התממשו. במחקרינו אנחנו מנסים ליישב את אי-ההתאמה הזאת”, מסביר ד”ר גלר.
במחקרם האחרון, שזכה במענק מחקר מהקרן הלאומית למדע, ביקשו ד”ר גלר וצוותו לבחון את ההשערה שלפיה המסה של ההיגס הייתה נתונה לשינויים בשנייה הראשונה לקיומו של היקום. לדבריו, “התמקדנו ביקום הקדום כי אנחנו יודעים ששנייה לאחר שהחל המפץ הגדול התחילו להיווצר היסודות הראשונים (כגון מימן והליום) והמסה של ההיגס כבר התקבעה לערך הידוע לנו. לפיכך, עד השנייה הראשונה, עם התרחבות היקום, ייתכן שהמסה הייתה נתונה לשינויים, ולכן התמקדנו בנקודת זמן זו”.
כדי לבחון את השערתם בנו החוקרים מודל מתמטי שמרחיב את המודל הסטנדרטי – משוואות של חלקיקים והאינטראקציות ביניהם – ובדקו את פתרונותיהם במציאות הפיזיקלית של היקום הקדום, כשהיה הרבה יותר קטן וחם. כך גילו שהדינמיקה בין החלקיקים החדשים במודל לבין ההיגס השמידה כל אזור שבו המסה של ההיגס הייתה גדולה מדי, מה שעשוי להסביר מדוע ביקום הנוכחי המסה קטנה מהצפוי.
“זהו מחקר ראשוני והמודל שבנינו הוא רק הצעה אחת לפתרון תעלומת המסה של היגס. עיקר המחקר הוא הניסיון לאשש את המודל. הבנו שלשם כך נדרשים ניסויים חדשים במאיצים, שבהם אפשר ליצור את החלקיקים שהתגלו ולמדוד את האינטראקציות ביניהם לבין ההיגס בגלאים ייעודיים. אנחנו מקווים שהמחקר הזה הוא צעד ראשון בכיוון חדש לגמרי לפתרון התעלומה”, מסכם ד”ר גלר.
החיים עצמם:
ד”ר מיכאל גלר, בן 35, בזוגיות + ילד (6), מתגורר בקרית אונו. בעברו היה עתודאי בתוכנית פסגות ושירת ברפאל. הוא מנגנן בפסנתר (גם בהרכבים), ואוהב לקרוא ולראות סרטים.
עוד בנושא באתר הידען:
