כדי להקל על קוראי וקוראות הבלוג במשימה קשה זו, כתבתי את המסמך בצורה של שאלות ותשובות, בסגנון "דע מה לענות לה". שננו את התשובות, אמרו אותן בביטחון עצמי מוחלט, ובוודאי תסיימו את הערב עם להקת מעריצים / מעריצות, ופוטנציאל לשידוך. בהצלחה!
ביממה האחרונה התוודענו לכך שהמדענים גילו את החלקיק המכונה 'בוזון היגס', או לפחות בן-דוד שנראה מאד דומה לחלקיק המבוקש. אבל מהו בכלל בוזון היגס? ומהי משמעות התגלית? ואיך אתם יכולים לתרגם אותה כדי להיחשב לידענים גדולים ולהפוך למסמר המדעי (והסקסי!) של הערב בכל מסיבה?
כדי להקל על קוראי וקוראות הבלוג במשימה קשה זו, כתבתי את המסמך בצורה של שאלות ותשובות, בסגנון "דע מה לענות לה". שננו את התשובות, אמרו אותן בביטחון עצמי מוחלט, ובוודאי תסיימו את הערב עם להקת מעריצים / מעריצות, ופוטנציאל לשידוך. בהצלחה!
למה בוזון היגס חשוב כל-כך?
זוהי השאלה עליה קל ביותר לענות, מכיוון שהיא אינה השאלה הנכונה. לא באמת אכפת לנו מבוזון היגס. הוא מעניין אותנו רק מכיוון שהוא מעיד על קיומו של דבר גדול יותר: שדה היגס.
נו, אז מה זה שדה היגס?
זאת כבר שאלה טובה יותר. הפיזיקאי המפורסם פיטר היגס טען שקיים 'שדה היגס'. כשאני אומר שדה בלשון היום-יום, אני מתייחס בדרך-כלל לשדה פרגים, או לשדה כדורגל. אבל למילה שדה בפיזיקה יש משמעות אחרת. אתם יכולים לחשוב על שדה כמו על האוויר שמקיף אותנו. בכל פעם שאנחנו מזיזים את היד, אנחנו צריכים לדחוף מספר עצום של מולקולות - טריליונים! - שמפעילות כוח זעום על היד שלנו. כשאנחנו שוחים בים, השדה שמסביבנו מורכב ממולקולות מים, ואנחנו מרגישים הרבה יותר בחוזקה את הכוח שהן מפעילות על הידיים והזרועות כשאנחנו הודפים אותן לצדדים בשחיית חזה.
שדה היגס דומה (באופן עקרוני בלבד!) לשדה המים שתיארנו, אבל הוא נמצא בכל מקום מסביבנו. הוא לא היה קיים תמיד. לפי התיאוריה, שדה היגס נוצר רק עשירית של מיליארדית השנייה לאחר המפץ הגדול ויצירת היקום. ומאז ועד היום, הוא נמצא מסביבנו, והפעולה שלו דומה לזו של 'שדה מים' שתיארנו קודם: הוא מקשה על חלקיקים לזוז. הוא נצמד אליהם ומכביד עליהם - וזה בדיוק העניין (ואם יש משהו אחד שאני רוצה שתזכרו מהמאמר הזה, הרי זה המשפט הבא): שדה היגס מעניק לחלקיקים מסה.
ומה היה קורה בעולם בלי שדה היגס ובלי מסה?
בלי מסה, לא הייתה משמעות לכוח הכבידה למשל. אם זה היה סרט של דיסני, אז כולנו היינו מרחפים פתאום באוויר. אבל בעולם האמיתי, אם לא היה קיים שדה היגס, לא היינו קיימים כי אפילו הכוכבים וכוכבי-הלכת לא היו יכולים להישאר שלמים, וחלקיקי האבק והאטומים המרכיבים אותם לא היו מתחברים מלכתחילה למקשה אחת. ייתכן שמסיבה זו מכנים את בוזון היגס 'החלקיק האלוהי'. כי בלעדיו לא היינו כאן. ואולי גם בגלל שכל-כך קשה למצוא אותו.
[הערה שהתקבלה מאחד הקוראים: מספרים לי שהשם 'החלקיק האלוהי' הגיעה מתוך שמו המקורי של החלקיק, the Godamned Particle, שמאוחר יותר קוצר ל- the God Particle. ויקיפדיה מסכימה, אז זה חייב להיות נכון]
רגע, אז אנחנו כן מדברים על בוזון היגס?!
אנחנו מדברים על בוזון היגס כי - אם נמשיך באנלוגיה לשדה מים - הוא היחידה הבסיסית של שדה היגס. הוא מולקולת המים שהידיים שלנו צריכות להיאבק בה כדי לנוע קדימה. הוא זה שנצמד לחלקיקים אחרים ומכביד עליהם. בוזוני היגס שקיימים מסביבנו הם אלו שיוצרים את שדה היגס.
בשלב הזה, אגב, האוזניים מתחילות לדמם לפיזיקאים האמיתיים בקהל, כי האנלוגיות האלו עושות הפשטה והדמיה גסות ומחרידות לכל הגדרה פיזיקלית של שדות, מולקולות, בוזונים וכל היתר. אבל... אנלוגיה, זוכרים?
ו... הוא באמת החלקיק האלוהי? הוא מעיד על קיום האל?
לא. הוא סתם חלקיק עם תכונות מגניבות, שהתאמצנו מאד לגלות עד עכשיו. עבור הפיזיקאים הוא סוג של 'הגביע הקדוש', כי הוא סוגר חור גדול שהיה קיים בתיאוריה הקיימת: לא היינו בטוחים מאיפה מגיעה המסה. לא ידענו למה חלקיקים מסוימים קלים מאד, ואחרים כבדים מהם פי עשרות מונים. המצאנו את שדה היגס כדי להסביר את התעלומה, אבל עד היום הוא היה רק הסבר אפשרי אחד. אם החלקיק שהתגלה עכשיו הוא באמת בוזון היגס, הרי שהוא מאשש בקיומו את התיאוריה שנקראת 'המודל הסטנדרטי' ומסבירה את הכוחות השונים ביקום במידה רבה של הצלחה.
רגע, אז בוזון היגס לא פותח תיאוריה חדשה?
לא. זוהי עשויה להיות התגלית המשעממת ביותר (והיקרה ביותר) בדברי הימים של עולם המדע. מיליארדי דולרים רבים ועשרים שנות חיים של ארבעת-אלפים פיזיקאים, הושקעו בהקמת מאיץ החלקיקים העצום שזיהה את בוזון היגס. כל זאת, רק כדי לאשש תיאוריה קיימת.
אתם גרועים!
לא, אנחנו מדענים. אנחנו לא יכולים לקבל תיאוריה סתם ככה. התיאוריה הקיימת אמנם נתמכה במספר ראיות נסיבתיות, אבל אף אחד מעולם לא הצליח למצוא או למדוד את בוזון היגס, שאמור לספק את ההוכחה האולטימטיבית למודל הסטנדרטי. כדי לגלות אותו, או לפחות קרוב-משפחה שלו (כי עדיין אין ודאות מוחלטת שגילינו דווקא את בוזון היגס), היה צורך לייצר כמות עצומה של אנרגיה ולפוצץ אותה במקום אחד. בתנאים הנכונים, אנרגיה יכולה ליצור מסה, שזה דבר מדהים בפני עצמו: חומר שנוצר מאנרגיה טהורה. עד עכשיו, מאיצי החלקיקים לא הצליחו לייצר מספיק אנרגיה כדי לגרום לבוזון היגס להופיע. רק מאיץ החלקיקים הגדול בסרן עמד במשימה, וניחן בגלאים המתאימים כדי לזהות את החלקיק שנוצר יש מאין.
רק כדי להבהיר את הנקודה: אם לא היינו מוצאים את בוזון היגס בחמש או עשר השנים הקרובות, המדענים היו מבינים שיש בעיה רצינית במודל הסטנדרטי ומחפשים עבורו חלופה. אבל זה בסדר: המודל עמד יפה במשימה.
אז מה? מה יוצא לי מהמודל הסטנדרטי הזה?
הו. זאת שאלה טובה, עם תשובה טובה עוד יותר: אנחנו לא יודעים. מצד שני, כל התגליות המדעיות נחשבו בזמנן לחסרות כל תועלת. כשהאלקטרון התגלה לראשונה על-ידי תומסון בשנת 1897, לא הבינו העיתונאים למה צריך להיות להם אכפת מחלקיק קטן כל-כך. תומסון רק משך בכתפיו, הרים את כוס היין בידו ובירך על "החלקיק חסר-השימוש". במאה השנים מאז, שימשה אותנו תגליתו של תומסון ליצירת חשמל, אלקטרוניקה, אמצעים לקירור וחלק גדול מהסיבות האחרות לכך שאנו זוכים היום לאיכות חיים שמלכים לפני מאתיים שנים לא נהנו ממנה.
אבל אם נחזור לשאלה המקורית, אנחנו באמת לא יודעים. לא ידענו מה לעשות עם האלקטרון כשגילינו אותו לראשונה. לא ידענו מה לעשות עם החיידקים כשגילו אותם לראשונה. ואפילו לא ידענו מה לעשות עם הכוח הגרעיני כשגילינו אותו לראשונה. הדבר היחיד שאנחנו כן יודעים הוא ששוב ושוב, באופן עקבי, כמעט כל תגלית במדע בסיסי מעניקה את הבסיס לטכנולוגיות שמשפרות את איכות ורמת החיים של האדם בעשרות השנים המגיעות אחריה... וכמעט בלתי-אפשרי לחזות אותן מראש. אם היינו חיים בראשית המאה ה- 19, האם היינו יכולים לחזות את קיומה של הטלוויזיה מתוך הבנתו של מקסוול את החוקים השולטים בקרינה האלקטרומגנטית? האם היינו יכולים להבין שבזכות גילוי החיידקים והווירוסים, יומצאו החיסונים ותמותת התינוקות בעולם המערבי תרד כמעט לאפס?
גם במקרה של בוזון ושדה היגס, עדיין איננו יודעים איזו תועלת הם יביאו לנו. אבל אם הייתי צריך לנחש ולהתנבא, הייתי מציע שעכשיו שאנו יכולים לחקור את החלקיקים האחראים על המסה, נוכל להבין את הדרך בה הכוחות האחרים - האלקטרומגנטי והגרעיניים - יכולים להשפיע על בוזון היגס. ואולי, ביום מן הימים, נצליח לשנות את הדרך בה בוזון היגס מעניק מסה לחלקיקים. אולי נוכל להקטין את משקלם של בניינים לאפס, או להמציא כדור רובה שיהיה כבד יותר מטנק. אולי נוכל לשחק עם המסה של כדור-הארץ ולקבוע מחדש את עונות השנה ואת מסלולנו בחלל.
אתה מטורף!
לא. רק יש לי חלומות מטורפים, אבל אם לפני שלוש-מאות שנים הייתי מספר לכם על ציפורים כסופות ענקיות המטיילות בשמיים ונושאות מאות בני-אדם, לא הייתם מאמינים לי, נכון? המדע של היום נראה כמו קסם של ממש לבני-אדם שחיו רק לפני מאתיים שנים.
אז תאמינו. תאמינו בכוחה של האנושות לשפר את מצבה. תאמינו בסקרנות הבלתי-נלאית שדוחפת קדימה מדענים, מהנדסים ובעצם את כל בני-האדם. תאמינו שהעתיד יהיה טוב יותר, כל עוד נמשיך לפעול כדי להפוך אותו לטוב יותר. ותאמינו גם בבוזון היגס, כי בעוד חמישים שנים, מועד הגילוי שלו עשוי להיזכר כיום בו הכל השתנה. ואם כך יהיה, הרי שהוא באמת ובתמים ראוי לכינוי שניתן לו בתקשורת: החלקיק האלוהי.