האם יש לנו עוד כח?

פיסיקאים מאוניברסיטת ת"א משתתפים בניסוי שיצא השבוע לדרך בחיפוש אחר עדות לקיומו של כח חמישי בטבע.

אחד ההישגים הגדולים של הפיסיקה ב 50 השנה האחרונות הוא היכולת לייחס את כל תופעות הטבע כפועל יוצא של ארבעה כוחות בסיסיים בלבד. פעולת כוחות אלו מתוארת על ידי מודלים אשר קיבלו יחדיו את השם "המודל הסטנדרטי". כאשר כח פועל בין חלקיק אחד למשנהו, פעולתו מועברת ביניהם על ידי "נושא כח". לכל אחד מארבעת הכוחות יש נושאי כח משלו. המוכר ביותר מבניהם הוא הפוטון, חלקיק של אור, שהוא נושא הכח החשמלי. תכונותיו של נושא הכח משפיעות על תכונותיו של הכח. הפוטון למשל הוא חסר מסה ונע ללא הפרעה למרחקים ארוכים וכך מעניק טווח פעולת ארוך לכח החשמלי.

מאמץ מחקרי רב מתמקד בחיפוש אחר תופעות שהנן "מעבר למודל הסטנדרטי" כלומר לא מתוארות על ידי הכוחות המוכרים לנו. ניסיון אחד כזה יצא לדרך השבוע במעבדה ע"ש ג'פרסון בוירג'יניה, ארה"ב. שמו של הניסוי הוא “A Prime EXperiment” ומטרתו היא לחפש עדות לקיומו של כח חמישי בטבע, ועמו נושא כח חדש. לנושא הכח הזה, שטרם התגלה, יש כבר שם – הוא נקרא “A-פריים" ותכונותיו דומות מאוד לאלו של הפוטון עם הבדל קטן: לA-פריים תהיה מסה קטנה בעוד שלפוטון אין מסה כלל. אם קיים כח כזה, עצמתו תהיה נמוכה מאוד ולכן קשה לגלות אותו בניסוי, ואכן הוא לא נצפה עד היום.

במעבדה ע"ש ג'פרסון פועל מאיץ אלקטרונים אשר מיצר קרן אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוה. בניסוי, מציבים בדרכם של האלקטרונים מטרה עשויה מחוטי טונגסטן דקים. מכשירי המעבדה מכוונים לזהות אירועים שבהם אלקטרון פגע במטרה וכתוצאה מהפגיעה נפלט A-פריים אשר הופך מיד לאחר מכן לזוג של אלקטרון ופוזיטרון.

קבוצת המחקר בפיסיקה גרעינית ניסיונית של אוניברסיטת ת"א בראשות פרופ' אלי פיסצקי, משתתפת בביצוע הניסוי. ישי פומרנץ, דוקטורנט בקבוצה מסביר: “אם אכן קיים A-פריים כזה הסיכוי שלו להיווצר ולהפוך לזוג אלקטרון-פוזיטרון קטן מאוד, לכן ההצלחה של הניסוי טמונה ביכולת להפגיז את המטרה בקצב גבוה של אלקטרונים. מצד שני, זוגות של אלקטרון ופוזיטרון נוצרים בקלות כתוצאה מתהליכים אחרים, וחשוב שמכשירי המדידה יהיו מסוגלים לזהות בזמן אמת את הזוגות שנוצרו בהכרח על ידי A-פריים, מבין עשרות אלפי החלקיקים שעוברים בגלאים בכל שניה”. הצוות מאוניברסיטת ת"א אחראי על כיול הגלאים שמזהים איזה סוג חלקיק עובר בגלאי.

הניסוי סיים השבוע את חלקו הראשון, שבו התבצעה הוכחת התכנות של יכולות המכשירים לבצע את המדידה בדיוק הנדרש. בשלב הבא תתבצע מדידה על פני חודש ימים ואז ינותחו הנתונים, אז ידעו המדענים לומר בדיוק רב האם מצאו עדות לקיומו של כח חמישי בטבע.