נפטר חתן פרס נובל מארי גל-מאן, מייסד פיזיקת החלקיקים המודרנית

גל-מאן הגיע לתיאורית הקווארקים במקביל לפרופ’ יובל נאמן הישראלי, שטען שגם לו היה מגיע פרס נובל

מארי גל-מאן, ממייסדי פיסיקת החלקיקים המודרנית, נפטר ב-24 במאי, בגיל 89. תרומתו הגדולה ביותר של גל-מאן היתה פיתוח התיאוריה של הקווארקים – חלקיקים בסיסיים שמרכיבים את רוב החומר הרגיל.

גל-מאן נולד בניו-יורק ב – 1929 ועשה את רוב עבודתו במכון הטכנולוגי של קליפורניה בפסדינה, שם לימד בין השנים 1955 ל – 1993. בשנת 1984 הוא ייסד את מכון סנטה פה, מרכז רב תחומי לחקר מערכות מורכבות בניו מקסיקו.

כדי להביא סדר לשפע של חלקיקים תת-אטומיים שהתגלו בתקופתו, הציע גל-מן בשנת 1961 מן מערכת של כללים המבוססים על סימטריות בכוחות היסוד של הטבע. הכללים סיווגו חלקיקים תת-אטומיים שנקראו הדרונים לשמונה קבוצות, תוכנית שנקראה בשם שמונה הדרכים בהתייחסות לפילוסופיה הבודהיסטית.

בשנים 1960–1961 פיתח במקביל לעבדוס סלאם מאוניבריסטת לונדון, תלמידו יובל נאמן וג’ון וורד תאוריה סימטרית למבנה החלקיקים היוצרים את הכוח החזק, המסביר את קיומם ותכונותיהם של החלקיקים התת-אטומיים בעזרת מודל המבוסס על חבורת הסימטריה בשנת 1962 הציע גל-מאן על סמך מדידות במעבדה, במקביל להצעה של יובל נאמן על סמך ניתוח תאורטי, להוסיף חלקיק נוסף, את האומגה מינוס, לחלקיקים שנכללו בתאוריה עד אז. גילוי חלקיק זה במעבדה הלאומית ברוקהייבן בראשית 1964, שקיומו ותכונותיו נחזו על ידי המודל של גל-מאן ושל נאמן אישש את המודל וריכז אל התאוריה תשומת לב ציבורית.

בשנת 1963 גל-מאן וג’ורג’ צווייג שיערו שאפשר להסביר את כלל החלקיקים התת-אטומיים כמורכבים ממספר מועט של חלקיקים יסודיים. גל-מאן כינה חלקיקים יסודיים אלו בשם קווארקים. השם, שהיה עד אז חסר משמעות לקוח מ”אשכבה לפינגאן” של ג’יימס ג’ויס: “שלושה קווארקים למר מארק!” (אנגלית: !Three quarks for Muster Mark). (ויקיפדיה)

הוא גם הניח את קיומם של גלואונים: חלקיקים הנושאים את הכוח הגרעיני החזק באופן דומה לאופן שבו פוטונים נושאים את הכוח האלקטרומגנטי. הקוארקים שנמצאים בתוך ההדרונים מוחזקים יחד באמצעות חילופי גלונים.

חוקרים במאיץ הקווי של סטנפורד בקליפורניה אישרו את קיום הקווארקים בשנת 1968, וגל-מאן קיבל את פרס נובל לפיזיקה שנה לאחר מכן. התיאוריה שלו על קווארקים וגלואונים נבחנה מאוחר יותר בהצלחה בניסויים רבים מספור, מדויקים יותר ויותר, במאיצי חלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה. פיסיקאים מכירים כיום על שישה סוגים שונים של קווארק, עם מקביליהם – האנטי חומר.

נאמן סבר עד יומו האחרון כי היה מגיע לו לחלוק בפרס עם גל-מאן, וטען כי אוניברסיטת לונדון בה חקר באותה התקופה, המעיטה בחשיבותו בגלל התחרות שלו עם החוקרים המקומיים, ולישראל לא היה אז מעמד במדע, שיכול היה להשפיע על הבחירה.

גל-מאן התעניין לא רק בפיזיקה אלא בכל עולם הטבע, ובספרו “הקווארק והיגואר” משנת 1994 (שתורגם שנה לאחר מכן לעברית על ידי עמנואל לוטם בהוצאת ספרית מעריב) הוא היה מודאג מהירידה במגוון הביולוגי והרבגוניות התרבותית.

“במשך קרוב לארבעה מיליארדי שנים זיקקה האבולוציה הביולוגית בכדור הארץ, בדרך הניסוי והטעייה, כמות עצומה של מידע על הדרכים השונות שבה יכולים אורגניזמים לחיות זה במחיצתו של זה בביוספירה. בדומה לכך, האדם המודרני פיתח במשך יותר מחמישים אלף שנים כמות עצומה של מידע על הדרכים השונות שבהן יכולים בני אדם לחיות ביחסי גומלין זה עם זה ועם שאר הטבע הן הרבגוניות הביולוגית והן הרבגוניות התרבותי שרויות כיום בסכנה, ויש צורך חיוני בשימורן.” ואכן לא רק הקווארקים הם מרכיבים של מערכת מורכבת, גם בני האדם וגם כל שאר היצורים החיים חיים במערכת מורכבת אחת גדולה – הביוספירה.”

כמעט רבע מאה לאחר מכן, עם פטירתו של גל-מאן אנו רואים את תוצאותיה ההרסניות של היוהרה האנושית לשלוט בטבע ביתר עוצמה.

• מדענים גילו חלקיק תת-אטומי לא מוכר המורכב מחמישה קווארקים
• המודל הסטנדרטי ומעבר – כל מה שצריכים לדעת
• יובל נאמן בן 80 – הראיון האחרון