# רגע האמת הגיע – האם השבוע נתבשר על פיזיקה חדשה?

> אחרי כמעט שני עשורים מלווים באתגרים טכניים וכספיים, בשביעי לאפריל נשמע, אולי, בשורה מרגשת ממעבדות פרמילב שבארצות הברית. הניסוי שהורץ בפעם השנייה הוקם כדי למדוד את המומנט המגנטי של המיואון ואם תתגלה סטייה, גם אם הקטנה ביותר, היא עשויה לרמוז על חלקיק יסודי חדש בטבע

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/%d7%a8%d7%92%d7%a2-%d7%94%d7%90%d7%9e%d7%aa-%d7%94%d7%92%d7%99%d7%a2-%d7%94%d7%90%d7%9d-%d7%94%d7%a9%d7%91%d7%95%d7%a2-%d7%a0%d7%aa%d7%91%d7%a9%d7%a8-%d7%a2%d7%9c-%d7%a4%d7%99%d7%96%d7%99%d7%a7
- Author: ד״ר נועם חי
- Published: 2021-04-03T18:22:42+03:00
- Modified: 2021-04-03T18:22:46+03:00
- Sections: פיזיקה קוונטית
- Topics: חלקיקים, מיואונים, פרמילאב

## Article

אחרי כמעט שני עשורים מלווים באתגרים טכניים וכספיים, בשביעי לאפריל נשמע, אולי, בשורה מרגשת ממעבדות פרמילב שבארצות הברית.  הניסוי שהורץ בפעם השנייה הוקם כדי למדוד את המומנט המגנטי של המיואון ואם תתגלה סטייה, גם אם הקטנה ביותר, היא עשויה לרמוז על חלקיק יסודי חדש בטבע. מכניקת הקוונטים ופיזיקת החלקיקים. איור: shutterstock אחרי כמעט שני עשורים מלווים באתגרים טכניים וכספיים, בשביעי לאפריל אולי נשמע בשורה מרגשת ממעבדות פרמילב שבארצות הברית.  הניסוי שהורץ בפעם השנייה הוקם כדי למדוד את המומנט המגנטי של המיואון ואם תתגלה סטייה, גם אם הקטנה ביותר, היא עשויה לרמוז על חלקיק יסודי חדש בטבע. הניסוי הידוע בשמו כ"מיואון g-2" הממוקם כעת במדינת אילינוי החל בכלל במדינת ניו יורק בשנת 1997. הניסוי הורץ בשתי פעימות (השנייה החלה בשנת 2001) [והתוצאות הראשוניות](https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.73.072003) נחשפו בשנת 2006. הממצאים שפורסמו היו מפתיעים במיוחד – המומנט המגנטי של המיואון היה מעט גדול מהמצופה. התגלית הכתה גלים בקהילה המדעית ומיד פורסמו מאמרים רבים שניסו לתאר את התופעה. על אף ההתלהבות, הוודאות לא הייתה גדולה והוחלט לבחון זאת מחדש. הניסוי שכעת רץ במדינת אילינוי בוחן בדיוק רב יותר את המומנט המגנטי כדי להקטין את האי וודאות. אם התוצאות ישחזרו את הניסוי הקודם סביר להניח שאנחנו עדים לתגלית המשמעותית ביותר בתחום החלקיקים בעשור האחרון מאז גילויו של חלקיק ההיגס. טבעת הניסוי, קרדיט : flickr, fermilab ## הראשון לזהות - המיואון המיואון הוא חלקיק הדומה מאוד לאלקטרון, אך בעל מסה גדולה בהרבה. החלקיק הטעון חשמלית יוצר שדה מגנטי פנימי המיושר בכיוון השדות המגנטים החיצוניים. בניסוי שנערך בפרמילב, המיואונים נעים סביב טבעת בהיקף של 15 מטרים תחת שדות מגנטים הגורמים לציר המגנטי הפנימי שלהם להסתובב. ככל שהשדה המגנטי גדול יותר, מהירות הסיבוב גדולה יותר. פרופ' לי רוברטס מאוניברסיטת בוסטון שעבד בעבר בניסוי זה מספר למגזין נייצר שמטרת הניסוי היא "מדידת קצב הסיבוב של הציר המגנטי". שמו של הניסוי אינו מורכב מאותיות או מספרים רנדומליים, g-2 מתאר את ההפרש של המומנט המגנטי, או במילים אחרות את מידת הסיבוב של הציר המגנטי ביחס לחישוב הקלאסי שלו. התרומה להפרש זה נובעת מההתנהגות הקוונטית של המיואון הסוכמת את כלל האינטראקציות של חלקיק עם שאר החלקיקים בטבע. לדברי רוברט ממגזין נייצר, הניסוי "ברמת העיקרון מודד את כל מה שיש לטבע להציע". הפער שהתגלה בשנת 2006 בין התאוריה לניסוי היה קטן אך מספיק כדי לעורר חשש בקרב הפיזיקאים התאורטיקנים. חשוב להבהיר את כובד המשקל של ניסוי זה - פיזיקאים ברחבי העולם נוטים להשתמש במדידת המומנט המגנטי כהוכחה החזקה ביותר לקיומה של תורת שדות קוונטית, בעיקר על סמך המדידות שנעשו על האלקטרון. אם התצפית לא מזדהה עם התאוריה זו אינדיקציה כמובן לפיזיקה חדשה. ההסבר הפשוט ביותר לחוסר ההתאמה הוא שחלקיק נוסף שטרם התגלה תורם למומנט המגנטי. לצד הניסוי בפרמילב, המיואונים מבלבלים את הפיזיקאים כבר עשורים. אחת מהמחלוקות המפורסמות בפיזיקה של החלקיקים נסובה סביב [רדיוס הפרוטון](https://arxiv.org/abs/1502.05314). בניסוי שמדד את רדיוס הפרוטון, פיזיקאים השתמשו במיואונים במקום אלקטרונים והתוצאות הראו חוסר התאמה ביחס לניסוים מקבילים. [גם לאחרונה](https://arxiv.org/abs/2103.11769), המאיץ בסרן דיווח שהקווארק ביוטי (יופי) אינו מתפרק במידה שווה לאלקטרונים ומיואונים. פיזיקאים חושדים שתצפית זו מעידה על אינטראקציה חדשה המתווכת על ידי חלקיק לא ידוע ששובר את הסימטריה בניהם. ## ספקנות והתרגשות בזמן שפורסם המחקר בשנת 2006 ממעבדות פרמילב, הקהילה החלקיקאית הייתה בשיאה. המאיץ בסרן הוכן להרצה ורבים האמינו שחלקיק חדש יתגלה ויתמוך בסטייה שמיואון הראה. אך מאז 2012 המאיץ ההדרוני לא גילה שום חלקיק יסודי חדש (התגלו מבנים ייחודיים, כמו טטראקווארקים נדירים, אבל חלקיקים יסודיים לא התגלו מלבד ההיגס). יתרה מכך, הנתונים שנאספו אף סותרים את קיומם של חלקיקים תאורטיים רבים, אז איך מיישבים בין השניים? מסתבר שנותרה תעלומה אחת שהמאיץ טרם שלל – קיומו של חלקיק היגס נוסף. חשוב לציין שגם לתאוריה לכך זמן להתפתח. בהתחלה ההבדל כלל לא נראה והייתה אי ודאות גדולה. עם השנים התפתחו הכלים לחישוב המומנט המגנטי וכעת עומדות בפנינו שתי תוצאות. [האחת](https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370157320302556?via%3Dihub) כבר פורסמה והראתה שההבדל עדיין קיים, [השנייה](https://arxiv.org/abs/2002.12347) בחנה מקרוב יותר את המקור לאי וודאות והראתה שככל הנראה ההבדל כבר אינו משמעותי. חשוב לציין שהמאמר השני, המתמקד בתרומה של האינטראקציה החזקה עדיין לא עבר ביקורת עמיתים ועשוי להתגלות כלא מדויק. לצד המאמרים התאורטיים, ספקנים רבים דווקא מבקרים את ניתוח הנתונים משום שלפי ידיעתם, פרמילאב לא ניתחה את כל הדאטא שברשותה. פרמילב מצידם דוחים את הטענה משום שמידת הדיוק בניסוי באילנוי גדלה באופן משמעותי ומפצה על הניתוח החלקי. בהתחשב בעובדה שהפרמילב מכינים מסיבת עיתונאים סביר להניח שנשמע תוצאות מעניינות בקרוב. גם אם אלו יסכימו עם המסקנות מ-2006, סביר להניח שהקהילה המדעית תדרוש לערוך ניסוי בלתי תלוי שיחזק את טענה זו. עם כל ההתרגשות, בשישי האחרון הם כמעט הדליפו את התוצאות בטעות  - הדוברים שידרו בלייב את חזרה לקראת מסיבת העיתונאים. למזלם, התקלה נפתרה במהירות ואנחנו נאלצים לחכות. אלו המעוניינים להצטרף לאירוע החשיפה מוזמנים [להכנס ללינק](https://theory.fnal.gov/events/event/first-results-from-the-muon-g-2-experiment-at-fermilab/) לפרטים נוספים או לחכות ללייב וידאו דרך עמוד היוטיוב של פרמילאב. האירוע בחלקו מכיל נתונים והסברים מדעיים מקצועיים. עוד בנושא באתר הידען: - [ניסויים ב- CERN מכריזים על עדויות ראשוניות להתפרקות נדירה של בוזון היגס למיואונים ](https://www.hayadan.org.il/experiments-at-cern-announce-first-indications-of-rare-disintegration-of-higgs-boson-into-muons-1008203) - [מיואונים ממשיכים לאתגר את המודל הסטנדרטי](https://www.hayadan.org.il/%d7%9e%d7%99%d7%95%d7%90%d7%95%d7%a0%d7%99%d7%9d-%d7%9e%d7%9e%d7%a9%d7%99%d7%9b%d7%99%d7%9d-%d7%9c%d7%90%d7%aa%d7%92%d7%a8-%d7%90%d7%aa-%d7%94%d7%9e%d7%95%d7%93%d7%9c-%d7%94%d7%a1%d7%98%d7%a0%d7%93) - [האנטי-חומר בפרוטון הוא יותר "מטה" מאשר "מעלה"](https://www.hayadan.org.il/%d7%94%d7%90%d7%a0%d7%98%d7%99-%d7%97%d7%95%d7%9e%d7%a8-%d7%91%d7%a4%d7%a8%d7%95%d7%98%d7%95%d7%9f-%d7%94%d7%95%d7%90-%d7%99%d7%95%d7%aa%d7%a8-%d7%9e%d7%98%d7%94-%d7%9e%d7%90%d7%a9%d7%a8-%d7%9e) - [קהילת הפיסיקאים מצפה לתגליות חדשות עם התנעתו מחדש של המאיץ בסרן, לאחר שידרוגו ל- TeV 13](https://www.hayadan.org.il/physicists-anticipate-new-discoveries-with-restart-of-large-hadron-collider-1304158) - [לראשונה צולם השדה המגנטי של חור שחור](https://www.hayadan.org.il/%d7%9c%d7%a8%d7%90%d7%a9%d7%95%d7%a0%d7%94-%d7%a6%d7%95%d7%9c%d7%9d-%d7%94%d7%a9%d7%93%d7%94-%d7%94%d7%9e%d7%92%d7%a0%d7%98%d7%99-%d7%a9%d7%9c-%d7%97%d7%95%d7%a8-%d7%a9%d7%97%d7%95%d7%a8)