פרס נובל בפיסיקה לשלושה יפנים שגילו את שבירת הסימטריה בטבע

היקום שלנו שרד בזכות העדר סימטריה – 10 מיליארד ואחד חלקיקי חומר מול 10 מיליארד חלקיקי אנטי חומר. החומר והאנטי חומר איין את עצמו, ומעט החלקיקים שנותרו הם המהווים את היקום של היום * השבירה הזו נחזתה בתיאוריה בידי שלושת הזוכים בשנות השישים והשבעים ואושרה בעשור הנוכחי בניסוים

שבירת הסימטריה - חומר מול אנטי חומר
שבירת הסימטריה - חומר מול אנטי חומר

ניסויים שנערכו בשנים האחרונות הוכיחו את התחזיות הנפרדות של יואיצ'ירו נאמבו ממכון פרמי באוניברסיטת שיקאגו בארה"ב שזכה במחצית מסך פרס נובל לפיסיקה 2008, עבור גילוי המנגנון של שבירה ספונטנית של הסימטריה בפיסיקה תת אטומית, ומאקטוט קובויאשי מהמרכז לחקר האצה לאנרגיות גבוהות (KEK) ביפן וטושיהידה מאסאקווה ממכון יוקאווה לפיסיקה תיאורטית באוניברסיטת קיוטו ביפן על גילוי מקור הסימטריה השבורה החוזה את קיומם של לפחות שלוש משפחות של קווארקים בטבע.

העובדה שהעולם שלנו מתהנג באופן סמטרי מושלם נובעת מסטיה מהסימטריה ברמה המיקרוסקופית. בתחילת שנות השישים של המאה ה-20 ניסח יואיצ'ירו נאמבו את התיאור המתמטי של שבירה ספונטנית של הסימטריה בפיסיקת החלקיקים היסודיים. שבירה ספונטנית של הסימטריה מסתירה את הסר שבטבע תחת פני שטח שנראים מבולבלים. שבירת הסימטריה הוכחה כשימושית ביותר, והתיאוריות של נאמבו חדרו למודל הסטנדרטי של פיסיקת חלקיקי היסוד. המודל מאחד את אבני הבנין הקטנים ביותר של כל החומר ושלוש מתוך ארבעת הכוחות בטבע לתיאוריה אחת.

השבירה של הסימטריות שנאמבו חקר, שונה משבירת הסימטריות שתוארה בידי מאקוטו קובאיאשי וטוזיהידה מאסקווה. נראה כי שבירות ספונטניות אלה מתרחשות בטבע מאז ראשית היקום והדבר בא כבהפתעה מוחלטת כאשר הם הופיעו גם בניסויים בפיסיקת החלקיקים בשנת 1964. רק בשנים האחרונות הצליחו המדענים לאשר באופן מלא את ההסברים שהשניים הגיעו אליהם ב-1972. עבור עבודה זו הם כעת זוכים בפרס נובל לפיסיקה. הם הסבירו את שבירת הסימטריה בתוך מסגרת המודל הסטנדרטי אך דרשו כי המודל יורחב ויכלול שלוש משפחות של קווארקים. קווארקים חדשים היפטותיים אלו הופיעו לאחרונה בניסויים בפיסיקה. בשנת 2001, גילו אותם שני גלאי חלקיקים – באבר (BaBar ) בסטנפורד, ארה"ב ו- Belle בטאקובה בפן. שתי הסימטריות השבורות התגלו באופן נפרד זו מזו. התוצאות היו בדיוק כפי שקובאיאשי ומאסקווה חזו כמעט שלושים שנה קודם לכן.

עד כה, שבירת סימטריות בלתי מוסברת מאותו הסוג עמדה מאחורי המקור של היקום במפץ הגדול לפני כ-14 מיליארד שנה. אם כמות דומה של חומר ואנטי חומר נוצרה, הם היו חייבים לאיין זה את זה. אבל הדבר לא קרה, ישנה שונות זעירה המאפשרת חלקיק אחד של נוסף חומר על כל 10 מיליארד חלקיקי אנטי חומר. בזכות הסימטריה השבורה הזו היקום שלנו שרד. השאלה כיצד הדבר קרה בדיוק עדיין נותרה בלתי פתורה. יתכן שמאיץ החלקיקים LHC- מאיץ ההדרונים הגדול ב-CERN בז'נווה יחשוף כמה מהמסתורין הממשיכים לתעתע בנו.

להודעה באתר קרן פרס נובל

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

11 תגובות

  1. מיכאל, שאלתי היתה, מי קבע שהקרינת רקע נוצרה דווקא מהתהליך הספציפי הזה של חומר ואנטי חומר. והאם זה מסתדר מבחינה כמותית.

  2. מיכאל. אתה צודק, סליחה. הייתי צריך להסביר שכוונתי להצביע על אחד הגילויים הראשונים של קרינת הרקע. ט.ל.ח.

  3. נקודה:
    כל הקרינה שנותרה מן המפץ הגדול היא קרינת הרקע.
    המאמר עליו הצביע ישעיה אינו מדבר על חומר ואנטי חומר ולכן אינו רלבנטי באופן ישיר אבל מכיוון שבהתאיינות חלקיקי חומר ואנטי חומר נוצרת קרינה, הרי שקרינה זו, כמו כל קרינה אחרת, אכן נמתחה עם התפשטות היקום וכמוה היא מתבטאת בקרינת הרקע.

  4. השאלות המעניינות באמת עדיין פתוחות.
    1. מהו מקורה של הסימטריה בטבע בכלל במיקרו ובמקרו
    2. האם שבירת הסימטריה מתלכדת עם תכונת אי הוודאות הקוונטית ומה מקורה למשל כיצד ניתן להבין קריסה ספונטאנית של המצב הגלי הסימטרי בתוך אטום רדיואקטיבי מסויים ופריקת חלקיקים.

  5. הייתכן שכל חלקיק יקבל אנרגייה השווה ל20 מיליארד עצמו אנרגייה טהורה?
    זה נשמע הרבה מידיי מאוד..

  6. תשובה לנקודה: היא נמתחה עד קצה גבול היכולת על פני היקום המתרחב ועכשיו שרידיה אינם אלא קרינת רקע קוסמית שמפריעה לך לקלוט את ערוץ 7 ברדיו. כמה חבל.

  7. אז לאן נעלמה כל אותה קרינה אדיר מההתאיינות? האם זה משתלב אם מה שאנו רואים היום?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן