כותרות מדורי המדע בעיתונים, במהדורות החדשות ובאתרי האינטרנט רעשו בעקבות הודעתם אתמול (רביעי) של המדענים במאיץ החלקיקים של הארגון האירופי למחקר גרעיני (CERN) בשוויץ, על כך שהם מצאו עדויות לקיומו של "החלקיק האלוהי", הבוזון של היגס, שאמור לספק הסבר להיווצרות המסה ביקום. מה המשמעות של הדבר? לפניכם תשובות לכמה שאלות נפוצות, באדיבותו של דיקאן הפקולטה למדעים מדויקים באוניברסיטת תל-אביב, פרופ' ירון עוז.
מהו הבוזון של היגס?
הבוזון של היגס הוא חלקיק שמייצר מסביבו שדה כוח שגורם לחלקיקים שנעים בשדה הזה להרגיש תחושה של כבדות - כלומר: שיש להם מסה. לדוגמה: נניח שאנחנו נעים במים במקום באוויר, והמים, לצורך העניין, הם שדה הכוח של החלקיק, אנחנו חשים תחושה של כבדות כאילו המסה שלנו יותר כבדה. החלקיק מייצר מסה עבור החלקיקים היסודיים המוכרים בטבע, כגון האלקטרון, וזו אחת הסיבות לכך שיש לו - ולנו - מסה. אחרת, היינו כולנו חלקיקים חסרי מסה שנעים במהירות האור.
מה חשיבותו של הבוזון להבנת פיזיקת החלקיקים?
בפיזיקת החלקיקים קיים מודל סטנדרטי שמורכב מארבעה כוחות בטבע: כוח הכבידה, שמושך גופים זה לזה (למשל, כדור הארץ והירח); הכוח האלקטרו-מגנטי שקשור לתופעות של אור; הכוח "החזק", שקשור לתופעות גרעיניות כגון ביקוע בכורים גרעיניים; והכוח "החלש" שאחראי על דעיכות רדיואקטיביות. החלק שחסר בפאזל של מודל החלקיקים הוא מנגנון שמייצר את המסה לחלקיקים היסודיים, והחלק החסר הזה מכונה "הבוזון של היגס". אם הוא יתגלה, הדבר יעניק תוקף לתיאוריה כולה.
איך מחפשים את הבוזון במאיץ החלקיקים של CERN בשוויץ?
מאיץ החלקיקים בז'נבה נמצא בתוך תעלה של 27 קילומטרים בעומק 100 מטרים במעבה האדמה. בתעלה הזאת מאיצים חלקיקים בשם פרוטונים במהירות קרובות למהירות האור, ואז יוצרים התנגשות בינם. מההתנגשות נוצרים חלקיקים רבים, וביניהם מחפשים את הבוזון של היגס. האנרגיה הנדרשת היא עצומה, קרובה לאנרגיה שהייתה זמן קצר אחרי המפץ הגדול שיצר את היקום.
מה מהות ההתקדמות שעליה דיווחו אתמול המדענים במאיץ החלקיקים?
המדענים אספו מידע מההתנגשויות, והמידע הזה שהראה שבאזור של 125 גיגה אלקטרון-וולט (GeV) - יחידת האנרגיה בה משתמשים בפיזיקה של חלקיקים (אלקטרון-וולט אחד הוא יחידת האנרגיה שמקבל אלקטרון אחד על ידי הפרש מתחים של וולט אחד). באזור הזה נמצאו עדויות לקיומו של בוזון היגס. לא היה באפשרותם של החוקרים להוכיח או להפריך את קיום החלקיק, בגלל שאין עדיין מספיק נתונים ניסיוניים: על מנת להוכיח קיומו של חלקיק, נדרש לוודא בדיוק של אחד למיליון שלא נעשתה טעות בזיהוי.
המדענים דיווחו על "רמזים" שאותרו לקיומו של החלקיק - באילו רמזים מדובר?
כאשר רואים נתונים ניסיוניים שאינם נתונים להסבר אלא באמצעות החלקיק הנוסף, זה מהווה רמז או עדות להימצאותו של החלקיק.
באילו שיטות ניסוי משתמשים כדי לנסות לאתר אותו?
נבנו גלאים מיוחדים על מנת לזהות את החלקיקים שנוצרו בהתנגשות, ומערכת מורכבת של מחשבים עושה עיבוד נתונים ומבדילה בין חלקיקים ישנים לחדשים.
האם נערכים במקביל מחקרים בנושא במקומות נוספים?
לא, המאיץ בשוויץ הוא היחיד שקיים על כדור הארץ שיש לו אנרגיה מספיקה כדי לייצר בתהליך של התנגשות את הבוזון של היגס. עלותו של המאיץ הזה היא כעשרה מיליארד דולרים.
האם ישראל או מדענים ישראלים מעורבים במחקר בתחום?
כן, ישנן שלוש קבוצות ישראליות שהיו מעורבות בבנייה של המאיץ ובניתוח התוצאות. הן נמצאות באוניברסיטת תל-אביב, בטכניון ובמכון ויצמן. כמו כן, יש מספר לא קטן של תאורטיקנים שעוסקים בתחום של אנרגיות גבוהות.
מתי צפוי שנקבל תשובה סופית בנושא?
כמות נתונים שתוכל לשלול כל אפשרות לטעות תתקבל ככל הנראה לקראת סוף הקיץ הקרוב.
מה תהיה המשמעות אם יוכח בסופו של דבר שהוא אינו קיים?
אז המאיץ חייב יהיה לתת לנו תשובה אחרת לגבי המנגנון שמביא ליצירת מסה ביקום. אם זה אינו הבוזון של היגס, חייב להיות גורם אחר - וייתכן שזה אפילו הרבה יותר מעניין. ניתן לטבע להכריע.