החיפוש אחר הקווארק האפל

המאיץ ההדרוני הגדול בז'נבה לא חשף את קיומו של הקווארק האפל אבל צמצם את מרחב החיפוש בעתיד

השאלה ממה אנחנו עשויים עדיין נשארה פתוחה ונחקרת גם היום על ידי פיזיקאים. הסיפור לא נגמר ביסודות מהטבלה המחזורית. האטום אף הוא מורכב מאלמנטים יסודיים יותר – אלקטרונים מסביב ופרוטונים וניטרונים בגרעין. גם החלקיקים בגרעין מורכבים מאבני יסוד בסיסים יותר הנקראים "קווארקים" (מי שהציע את המילה קווארק היה ההוגה של התורה, גל-מן, ששאב השראה מספרו של ג'יימס ג'ויס). הקווארקים הם החלקיקים המזעריים ביותר שהמדענים מכירים. למעשה אם נסתמך על המודל הסטנדרטי שמתאר את החלקיקים היסודיים בטבע ואת האינטרקציות שלהם, הקווארקים הם חלקיקים נקודתיים. אם זה לא מספיק מפליא, נרחיב כעת את המודל הסטנדרטי ונוסיף לו קווארק חדש שיקרא "הקווארק האפל". זהו חלקיק היפותטי (משוער) שעשוי להסביר את קיומו של החומר האפל. החומר נקרא "אפל" משום שהוא אינו מגיב לפוטונים (חלקיקי האור) ולכן לא ניתן לאתרו דרך טלסקופים אך בהחלט ניתן לחוש בהשפעה הכבידתית שלו.
במחקר שפורסם לאחרונה, הצוות של הגלאי CMS במאיץ הגדול בז'נבה תיארו כיצד ניתן למדוד את החומר האפל ובחנו את קיומו באמצעות המידע שנאסף מהתנגשויות של פרוטון- פרוטון.
אומנם החיפוש לא הניב חלקיק חדש, אך הוא צמצם את האפשרויות לקיומו.

Credit:Cern/CMS תמונה של התנגשות פרוטונים מתוך הניסוי המדובר

החוקרים ביססו את הניסוי על סמך תיאוריה פשוטה יחסית המרחיבה את המודל הסטנדרטי כדי שיכיל קווארקים אפלים. המודל המורחב מצליח להסביר מדוע בחלקים מסוימים של היקום צפיפות החומר המוכרת זהה לצפיפות המסה האפלה. ההסבר לכך מגיע מהאינטרקציה של החומר האפל והחומר הרגיל דרך חלקיק נוסף המתווך בניהם. אם המתווך היה נוצר במאיץ בז'נבה על ידי התנגשות פרוטון פרוטון, הוא היה מתפרק לקווארק מוכר וקווארק אפל. התוצר מהתנגשות זו יתורגם לשובל של קווארקים רגילים ושובל נוסף שרחוק יותר ממוקד ההתנגשות של קווארקים רגילים שנוצרו מהתפרקות של הקווארקים האפלים. המרחק נובע מזמן ההתפרקות של הקווארקים האפלים לקווארקים המוכרים לנו.

החוקרים מ-CMS בדקו את המידע שנאגר מהתנגשויות של פרוטון – פרוטון בעוצמת אנרגיה של 13 טרה אלקטרון- וולט (יחידת מידה לאנרגיה, בדומה לג'אול) כדי לראות האם קיימים מאורעות המצביעות על החלקיק המתווך. התוצאה הייתה ברורה ולא נצפתה עדות לאותו חלקיק. אומנם התוצאה לא הניבה גילוי של חלקיק חדש, אך היא אפשרה לחוקרים לצמצם את מרחב האפשרויות וכרגע אנו יודעים שאם קיימים קווארקים אפלים הם לא בתווך של 400-1250 ג'יגה אלקטרון וולט הנעים בין 5-225 מילימטר לפני שהם מתפרקים. זוהי התוצאה הראשונה שאי פעם פורסמה בעניין קווארקים אפלים מקבוצת מחקר במאיץ ההדרונים הגדול.

למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

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

20 תגובות

  1. יוסף

    וואלה – אם הוא זוכה רק במיליון יורו, לא הייתי חושב שוורלינד צודק.

    אבל 2.5 מיליון. הוא *חייב* להיות צודק!!!

  2. יהודה
    תאמין לי – כתבתי הרבה יותר חריף, ומחקתי.

    הזלזול שלך באנשים שמבינים פי 1000 ממך הוא מביש. אתה מביא תיאוריה שלא עובדת, מופרכת, וסותרת את כל המדע המודרני – ואומר שמדענים הם מטומטמים (בלשון קצת עדינה יותר, אבל הכוונה ברורה).

    הראתי לך מספר רב של פעמים שאתה טועה, אבל זה לא נראה לך. אז בדביל מה לדון איתך? אתה לא מוכן לקבל שום דבר שסותר את התיאוריה שלך.

    קרא קצת על תסמונת דאנינג-קרוגר. הנה קישור, כי אני יודע שלא תחפש לבד:

    https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%90%D7%A4%D7%A7%D7%98_%D7%93%D7%90%D7%A0%D7%99%D7%A0%D7%92-%D7%A7%D7%A8%D7%95%D7%92%D7%A8

  3. קיים מדען מהשורה הראשונה, זוכה פרס שפינוזה למדעים בסך 2.5 מיליון יורו. שמו אריק וורלינד.
    הוא הרצה סדרת הרצאות שנת 2017 בטכניון. הוא גם פרופסור בצרן וגם באוניברסיטה בהולנד, ולשעבר באחת האוניברסיטאות הגדולות בארה"ב, משהו כמו הרווארד.
    הוא פיתח תיאוריה שמסבירה את הכבידה מתוקף התפלגותם של חלקיקים במרחב ותורת הקוונטים.
    התיאוריה נקראת אנטרופיה כבידתית. מאחורי מדען זה שורה של הישגים שהוכרו כבר כגון אלגברה של ורלינד וכבידה בתורת המיתרים. במאמר שפרסם ב 2016 הוא מסביר את מכלול התופעות של חומר אפל, מתוך תרמו-דינמיקה קוונטית, היותו של המרחב עצמו קוונטי שמתקיים בו עקרון השזירה (entanglement).
    ההרצאה שלו בטכניון היא דווקא מאד ברורה איך נוצר השתנות של הכבידה כך שזה נראה כחומר אפל ללא חומר אפל כלל. המאמר נוגע בחישובים ממש של גרפים אמפיריים שאסטרונומים מפיקים.
    הרצאותיו מלאות תרשימים גרפיים ממחישים כך שההסבר יובן לכל הרמות.
    יש לו גם הרצאות בנושא לקהל הרחב. מ 2016 צוטט המאמר כ-50 ציטוטים בהם פיזיקאים מובילים דוגמת לי סמולין, וכמובן מרדכי מילגרום אבי תורת הכבידה המישתנה. מאמר ביקורתי אחד סיני שטוען שבסידור מחדש של האיברים התיאוריה שלו מתכנסת לכבידה ניוטונית ולא למישתנה כפי שהוא אגב מראה: כבידה מישתנה.
    וורלינד גוזר את הכבידה, ואת תורת היחסות הכללית כיום מתוך תרמו-דינמיקה קוונטית או אנטרופיה כבידתית. הדרך להתעסק עם מקבץ של חלקיקים קוונטיים או מרחב שמורכב מאלמנטים סופיים קוונטיים היא תרמו-דינמיקה קוונטית.

    התיאוריה שלו ראויה למאמר הסבר.

    נכון הוא שוורלינד בעצמו מודה שהוא חותר למשוואות דינמיות, אלסטיות של המרחב. אך התוצאות שלו עד כה
    משכנעות פיזיקאים מובילים.

  4. יהודה
    התיאוריה שלך מכפילה את מספר סוגי המסה, בניגוד לתער שאתה כל כך אוהב.

    איינשטיין הקטין את מספר סוגי המסה, והגיע למסקנה המאד מאד אמיצה שהמרחב-זמן מתעקם.
    לאיינשטיין היה הרבה אומץ… וגם יושרה, ידע וצניעות…

  5. יהודה
    אתה פשוט ליצן. אתה מסיק מסקנות מחוסר הבנה שלך – ואז אומר שכולם מטומטמים.

    "החומר האפל נולד בחטא , חטא של הסתמכות על נוסחת הגרביטציה של ניוטון , ללא כל הצדקה פיזיקלית, במרחקים גדולים פי מיליארדים וטריליונים מאשר במערכת השמש שבה היא נימדדה ""

    זה פשוט לא נכון. החומר האפל נולד מהסתמכות על תורת היחסות הכללית ועל תורת הקוונטים, תורות שהוכחו למרחקים של מיליארדי שנות אור רבות. אין הצדקה פיסיקלית? יהודה – מה אתה בדיוק מבין בפיסיקה? (לא שאני מבין הרבה…)

    נימת הזלזול שלי מרגיזה? אולי תעזור לי לא לחשוב שמה שאתה אומר זה שטויות?

    להיות אמיצים? אתה מדבר על אמיצים? מדענים אומרים "אנחנו לא יודעים, אנחנו מחפשים". הם ממציאים רעיונות ומשקיעים עשרות שנים מחייהם כדי להפריך את הרעיונות שלהם.

    אתה – בין משחק למשחק של מכבי – משרבט איזו נוסחה שגויה ואומר על כל הפרכה לתיאוריה שלך "לא נראה לי!!!".

    הסברתי לך למה אתה טועה הרבה פעמים, אבל זה נוגד את התיאוריה שלך (ורק בגלל זה!) – זה לא נראה לך.

    הראתי לך תצפיות שסותרות את התיאוריה שלך, אז אתה פשוט מתעלם מהם.

    ביקשתי ממך קצת פרטים על החלקיקים שלך (מסה, מהירות, פיזור) – ולא התייחסת.

    יהודה – אומץ דורש להודות בטעויות. לך יש המון טעויות, וחוסר יכולת מוחלט להודות בהם.

  6. לניסים
    אחזור שוב ואומר:- "החומר האפל נולד בחטא , חטא של הסתמכות על נוסחת הגרביטציה של ניוטון , ללא כל הצדקה פיזיקלית, במרחקים גדולים פי מיליארדים וטריליונים מאשר במערכת השמש שבה היא נימדדה "
    ואומר שוב:- במהירויות הקיימות בגלקסיות של כמה מאות ק"מ לשנייה , אין צורך לחלוטין בתורת הייחסות, וכשגברת וורה רובין חישבה בשנות השלושים של המאה העשרים את תנועת החומר בגלקסיות היא לא הייתה זקוקה לתורת הייחסות כדי להראות את הסתירה בתנועה. וכשאני קראתי ולמדתי אמ מהות הבעייה, למשל בסיפרו של פרופסור חגי נצר "היקום" (ספר מעולה!) זה הוסבר שם עם ניוטון, אז מה אתה חוזר כל הזמן על טענתך המוטעיית שאנו זקוקים לייחסות להראות את הבעייתיות שבתנועה הסיבובית של הגלקסיות???.
    אנו יודעים שאתה יודע את תורת הייחסות אבל תאמין לי שניוטון מספיק להבנת הבעייה. אולי לפתרון שלך אתה זקוק לייחסות כללית עם ארבעת המימדים שלה. אני עם הפרש הלחצים שברור לי שקיים בחלל הקוסמוס לא זקוק לזה !
    נימת הזילזול הנובעת מתגובתך ניסים קצת מכעיסה אבל כזה אתה. כשר , אבל ….
    ועל כל ששת הסעיפים שכתבת אנחנו חלוקים אבל זה לא משנה את העובדה שמקורו של החומר האפל הוא הסקת מסקנות מגרביטציה של ניוטון במרחקים של פחות מאלפית שנת אור למרחקים של מיליוניי ומיליארדיי שנות אור. מגוחך!!, ודורש להמציא חומר הזוי ואנרגייה הזוייה הנוצרת מהריקנות של הקוסמוס- מצטער, אבל "לא ניראה לי",
    במקום זה, ניסים, עלינו להיות אמיצים ולזרוק את הגרביטציה במרחקים!!, וזה דורש המון אומץ ואף סיכון סביר של מקום העבודה שלך. אבל את זה צריך לעשות.
    אז נכון שהגרביטציה במרחקים הוכיחה המון דברים אבל … בתנאי שתשנה את המדידות (שנימדדו במאמץ ובדיוק רב של מדענים), פי עשר, מאה, או אפילו אלפים,ואז יש לך עידוש ואנרגייה ומה שאתה רוצה.
    לי, "זה לא ניראה לי"! (אמרתי כבר)

    יום טוב ניסים
    יהודה.

  7. יהודה
    כתבת
    "ליוסף
    מסכים באופן עקרוני עם דבריך לגבי אי מציאותו של החומר האפל אך לא להסבר של תרמודינמיקה קוונטית"

    אתה מוכן להסביר בבקשה למה בדיוק אתה לא מסכים בתיאוריה הזו?

  8. יהודה
    נראה לך מכובד להצהיר "אין חומר אפל" בלי להביא את הסיבות שלך לכך? ועכשיו אני רואה שגם בקווארקים אתה מבין. יפה!!

    אתה כותב "החומר האפל נולד בחטא, חטא של הסתמכות על נוסחת הגרביטציה של ניוטון , ללא כל הצדקה פיזיקלית"

    כמה פעמים הסברתי לך שזה לא נכון? מה ניוטון קשור לעניין? נוסחת איינשטיין לא קיימת בשבילך?

    עכשיו – בוא לא נשכח למה אתה חושב שאין חומר אפל. הסיבה היחידה היא שיש לך "תיאוריה" משלך. כל המדענים שחוקרים את החומר האפל אהבלים גמורים? הם לא יודעים משהו שאתה יודע? ברצינות ?!?

    ובוא נזכיר, בקצרה, מה הבעיות בתיאוריה שלך, בעיות שאתה מתעלם מהם כי הם, ואני מצטט "לא נראים לך":

    1. התיאוריה שלך פוסלת את חוק שימור האנרגיה.
    2. התיאוריה שלך לא מסתדרת עם תורת היחסות הפרטית
    3. התיאוריה שלך לא מסתדרת עם תורת היחסות הכללית
    4. התיאוריה שלך לא מסתדרת עם תורת הקוונטים.
    5. התיאוריה שלך לא מסביר כבידה על אטומים בודדים
    6. התיאוריה שלך לא מסבירה שום דבר שהתיאוריות האחרות מסבירות

    זהו. אה לא, כמעט שכחתי:

    7. התיאוריה שלך לא עובדת!

    יהודה, בבקשה, קצת צניעות? אתה הבנת את זה?

  9. כל ההתרוצצות סביב חומר אפל נראית די מוזרה, ולמען האמת די אפלה. מניחים שיש חומר אפל, ולכן יש קווארק עוד יותר אפל. נכשלים פעם אחר פעם לעלות על עקבותיהם, אבל הכשלונות מאופסנים במקום אפל בתודעה. מצמצמים טווח, אבל מגרדים את האפס בתחתית האפלה של האפשרויות. מעט מן האור ידחה הרבה מן האפלה, אבל באפלה שהשתלטה המדע אינו מנסה להאיר דבר, כאילו נגמרו כל הגפרורים בקופסת המוח המדעי, שכה האפילה בשנים האחרונות. נסתרות דרכי האמונה כשמדובר בדת האפלה.

  10. לפי ורלינד גם אם ימצאו חלקיק חומר אפל יסבירו פער באנרגיה הנצפית בדרך שאיננה כבידה משתנה באמצעות חלקיק נושא כוח וחלקיק נושא מסה.
    לכאורה אם מישהו מסביר את מכלול תופעות החומר האפל ללא חומר אפל חישובית, זה מספיק. מסתבר שלא.
    לאחר שעקרון התער של אוקם לא הצליח לשכנע יש לחפש הבדל בין התאוריות של ורלינד וחומר אפל אם ישנו.

  11. ליהודה. לא זה מה שכתבתי. כתבתי שהמקור להשערת החומר האפל נמצא בתצפיות למרחקים גדולים
    וכרגע אין בנמצא טלסקופים שישללו קיומו של חומר "רגיל" שאינו קורן במרחקים אלה. לוא היו טלסקופים כאלה
    יתכן שלא היה צורך בהשערת החומר האפל כדי להסביר את המהירויות היחסיות של הכוכבים.

  12. לבנימין מאי
    אתה טועה בקביעתך שבאזור כדור הארץ לא אמור להיות חומר אפל. אזור כדור הארץ הנימצא במרחק של כ-30,000 שנות אור ממרכז הגלקסיה אמור להיות אפוף בחומר אפל (אם הוא קיים) רק כך אפשר יהיה להסביר את תנועת השמש המהירה סביב למרכז הגלקסיה ואת תנועתם המהירה של הכוכבים הרחוקים יותר ממרכז הגלקסיה.
    כך שטענתך שלא מחפשים במקום הנכון היא לא סבירה.
    ליוסף
    מסכים באופן עקרוני עם דבריך לגבי אי מציאותו של החומר האפל אך לא להסבר של תרמודינמיקה קוונטית
    שבת שלום לכולם
    יהודה

  13. כמה בזבוז אנרגיה על לא כלום. כמה זמן ייקח להבין שכנראה אין חומר אפל.
    כמה אריק ורלינד עמל לשכנע עוד מדענים בתיאוריה שלו שמסבירה ללא חומר אפל באמצעות תרמו-דינמיקה קוונטית. לפחות יש לראות כהשראה את המאמץ שלו שהוא לא מתייאש.
    גדודים של מדענים עוסקים בחומר אפל.

  14. חוששני שכמו בבדיחה הידועה החוקרים המוצלחים פשוט "מחפשים מתחת לפנס". המכנה המשותף לחומר האפל ולאנרגיה האפלה הוא שההוכחות לקיומם נמצאות בחלל החיצון ואת ההסבר המפריך את הצורך בהם יכלו לספק מכשירי תצפית חזקים יותר המיועדים לחלל החיצון – אם היו כאלה בנמצא. את מקומו של החומר האפל יכלו למלא גופים כמו חורים שחורים, כוכבים חומים וחומר בין פלניטרי – ואת האנרגיה האפלה אפשר היה להחליף יקומים שמחוץ ליכולת התצפית של הטלסקופים הקיימים.

  15. אין חומר אפל וגם אין קוורק אפל ואני תמיד מוקסם מחדש מהאופטימיות של המדענים החוקרים. הם תמיד משאירים פתח לתקווה!
    זוכרים את הניסוי עם הטונה של קסנון שחקר את "מציאותו" של החומר האפל?, גם שם לא מצאו כלום אבל זה לא ריפה את ידי החוקרים הם טענו שזה רק הוכחה ש… הם זקוקים ליותר קסנון ובטח אז יצליחו למצוא.
    כעת המסקנה עם הבדיקה בצרן היא לא שאין חלילה קוורק אפל, אנחנו רק מבינים שזה יהיה להעשות באנרגיות יותר גבוהות.
    אני ניזכר במאמר כאן בידען על "הוכחה ניצחת" שנימצאה על קיומו של החומר האפל אי שם בתחילת הייקום, ו… אכזבה.
    החומר האפל נולד בחטא, חטא של הסתמכות על נוסחת הגרביטציה של ניוטון , ללא כל הצדקה פיזיקלית, במרחקים גדולים פי מיליארדים וטריליונים מאשר במערכת השמש שבה היא נימדדה . צריך לחפש משהו אחר במקום גרביטציה למרחקים גדולים ולהמנע מלהידרש לחומר האפל ולאנרגיה האפלה.
    במאמר קודם כאן באתר הידען על הכוכבים שאוהבים לעוף בלהקות ממש יש תמונה שמסבירה שאולו לא הגרביטציה היא המניעה את הכוכבים בסקלות הגבוהות ממש רמז שאולי זה הפרש לחצים שדוחף את כולם יחדיו, כמו שאני טוען.
    אתם הבנתם את זה?
    יום טוב
    יהודה

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן