מי ימצא ראשון את “חלקיק האלוהים”

המאמץ האדיר למצוא את החלקיק שהוא ככל הנראה מקור כל המאסא ביקום

תמרה טראובמן

ב”חדר נקי” במעבדה במכון ויצמן – שהכניסה אליו מותרת רק בכובעים וחלוקי ניילון שמונעים נפילה של שערות או סיבי בגדים – עומד מאיר שועה, מנהל המעבדה, ומכין לוחות של גלאים. הגלאים ישלחו לסר”ן, המעבדה האירופית לחקר פיסיקת חלקיקים בז'נווה, ויותקנו ב”אטלס”, גלאי חלקיקים ענק שגובהו כגובה מגדל של עשר קומות. פיסיקאים מקווים כי בעוד כחמש שנים, כש”אטלס” יתחיל לעבוד, יגלו בו חלקיק מסתורי בשם היגס בוזון, שמאמינים כי הוא המקור לכל המאסה ביקום והסיבה שלבני האדם, לכוכבים, ולמעשה לכל החומר ביקום, יש משקל. לאון לדרמן, חתן פרס נובל בפיסיקה, חשב שתפקיד ההיגס ביצירת היקום הוא מכריע, וכינה אותו “חלקיק האלוהים”.

“אטלס” יהיה אחד משני גלאי ענק במאיץ החלקיקים החזק ביותר בעולם, ה-Large (LHC) Hadron Collider. “ה-LHC הוא המכונה הכי גדולה והכי מסובכת שנבנתה אי פעם על פני כדור הארץ”, אומר פרופ' אהוד דוכובני, פיסיקאי במכון ויצמן, שהיה בעבר ראש קבוצת היגס באחד הניסויים בסר”ן והיום הוא שותף בבניית הגלאי.

ההיגס הוא לא הדבר היחיד שהפיסיקאים מקווים לגלות במאיץ; הם מקווים למצוא שם גם רמזים לתיאוריות-על המנבאות שבעולם חבויים ממדים נוספים, ובעיקר עדויות לתיאוריית על בשם “סופר-סימטריה”, שמנבאת כי לכל החלקיקים ביקום יש בני זוג, שייתכן כי הם מהווים את “החומר האפל”. “אם החלקיקים האלה באמת קיימים”, אומר פרופ' גיורא מיקנברג ממכון ויצמן, ראש הקבוצה הישראלית בניסוי, “במאיץ החדש נוכל לגלות אותם”.

כאשר ההיגס ייווצר, בהנחה שהוא אכן קיים, הוא יתקיים לזמן קצר מאוד; הפיסיקאים לא יוכלו לצפות בו באופן ישיר. הגלאים הנבנים במכון תוכננו כך שיצליחו לגלות את “חותם הזהב” שישאיר אחריו ההיגס: ארבעה חלקיקי מיואון מבודדים שינועו באנרגיה מאוד גבוהה. הגלאים עוברים בקרת איכות על ידי פיסיקאים מאוניברסיטת תל אביב והטכניון. בטכניון מייצרים גם מערכת בקרה, “שתאפשר לפיסיקאים מעל הקרקע לבקר ולשלוט בגלאי הנמצא בעומק של כמאה מטרים מתחת לאדמה”, אומרת ד”ר שלומית טרם, מרכזת פעילות “אטלס” בטכניון.

בתחילת השבוע נסע מאיר שועה לז'נווה כדי להתחיל לפרק את LEP, מאיץ בן 11 שנים שבתעלה המעגלית (באורך 27 קילומטרים) שבה הוא שוכב יתחילו לבנות את המאיץ החדש. בשביל הפיסיקאים שעבדו ב-LEP, הימים האלה הם סופה של תקופה עתירת תגליות, ששיאן דווקא במועד שבו, לפי תכנון מוקדם, אמור LEP להיסגר.

בערך חודש לפני שהעבודה בו היתה אמורה להיפסק, גלאי החלקיקים במאיץ החלו לקלוט נתונים שרמזו כי ייתכן שהמדענים זכו להצצה בחלקיק ההיגס. הם הפצירו בהנהלת המעבדה לעכב את בניית המאיץ החדש בכשנה, כדי שיוכלו לאסוף נתונים נוספים שיפריכו או יאששו את התצפיות שלהם. אך לאחר דיונים רבים, מנכ”ל סר”ן החליט לא לתת להם ארכה כזאת. “חלק מהאנשים המעורבים ישירות בחיפוש ההיגס הרגישו שהם מחמיצים את הזדמנות חייהם”, אומר פרופ' עילם גרוס ממכון ויצמן, שהיה עד לאחרונה ראש קבוצת העבודה של היגס באחד הניסויים בסר”ן והיום הוא שותף בבניית המיזם החדש. “אבל יש להודות שהעדויות לקיומו של החלקיק לא היו משכנעות דיין כדי להשקיע את הזמן והכסף הדרושים להריץ את LEP לעוד שנה, ולעכב בכך את פעולת המכונה החדשה”. “אם הסימנים שראינו היו נכונים, נוכל לגלות אותו עוד 6-5 שנים”, אומר פרופ' מיקנברג, “זה יהיה עניין של סבלנות”.

אלא שבזירה יתחיל לפעול כבר במארס 2001 מאיץ נוסף, “טבטרון”, הנמצא במעבדה הלאומית על שם פרמי בשיקגו (פרמילאב). “טבטרון” שופץ, אך “הוא עדיין יהיה הרבה פחות חזק מה-LHC”, אומרת ד”ר מרסלה קרנה, פיסיקאית המעורבת בחיפוש אחר ההיגס בפרמילאב.

התיאוריה המקובלת על רוב הפיסיקאים לתיאור חלקיקי החומר והכוחות הפועלים ביניהם, מכונה המודל הסטנדרטי. המודל הזה מאפשר לפיסיקאים להסביר את כל תכונות החומר המוכר ביקום, והניבויים שלו התבררו במשך השנים כמדויקות מאוד. יש רק בעיה אחת במודל: הוא אינו מסביר מדוע יש לחלקיקים מאסה ומדוע חלוקת המאסה שלהם היא כפי שהיא. כדי לחלץ את המודל הסטנדרטי מהמבוי הסתום הזה, פיסיקאים הניחו כי קיימת ישות בשם חלקיק היגס, המקנה לחלקיקים מאסה. לפי התיאוריה, ההיגס נצמד לחלקיקים אחרים וכך הוא מקנה להם מאסה. ככל שהחיכוך של חלקיק מסוים בשדה היגס יותר גדול, גדלה המאסה שלו.

התשובה לשאלה מי יזכה להצצה הראשונה בהיגס תלויה בחלקה במאסה שלו. ככל שההיגס כבד יותר, דרוש מאיץ חזק יותר לייצרו.

המודל הסטנדרטי אינו מנבא את מאסת ההיגס. לפי תיאוריית הסופר-סימטריה, אומרת ד”ר קרנה, מאסת ההיגס צריכה להיות פחות מ-GeV 130. לטבטרון בפרמילאב יש סיכוי טוב למצוא היגס במאסה כזאת. אם הטבטרון לא יצליח לאסוף מספיק עדויות לקיומו של היגס במאסה של GeV 130, זה יהיה עצוב לא רק למדעניו, אלא גם לחסידי הסופר-סימטריה.

בספרו “המורשת של לוציפר: משמעות הא-סימטריה”, מספר הפיסיקאי פרנק קלוז על טיול שערך בגני הטיולרי בפאריס. לאחר שהסתובב בשבילים והתפעל מהדייקנות בה כל צד של השביל – כל גינה, מזרקה או פסל – שיקף את האחר, הוא הופתע להיתקל בפסל שבור של לוציפר. ראשו השבור היה מוטל על האדמה. ייתכן, מציע קלוז, שבמקום לכנות את ההיגס חלקיק האלוהים היה מוטב לכנותו חלקיק השטן: חלקיק המבלבל פיסיקאים בכל העולם, והורס ללא הרף עולם, שאחרת היה יותר מדי מושלם מכדי להתקיים.
{הופיע בעיתון הארץ, 5/12/2000}

אתר הידען היה חלק מפורטל IOL מקבוצת הארץ עד סוף 2002