בתחילת דצמבר הסתובבה שמועה ברחבי האינטרנט ובחדרי הקפה של מעבדות הפיזיקה שחוקרים ב-מאיץ הדרון גדולהבחין בחלקיק חדש. לאחר בצורת של שלוש שנים שבאה בעקבות גילוי הבוזון היגס, האם זה יכול להיות הסימן הראשון לפיזיקה חדשה שכל הפיזיקאים של החלקיקים קיוו לו נואשות?
חוקרים שעבדו על ניסויי ה-LHC נותרו חסרי שפתיים עד ה-14 בדצמבר, כאשר פיזיקאים גדשו את האודיטוריום הראשי של CERN כדי לשמוע מצגות של המדענים שעבדו עלCMSואַטְלָס ניסויים, שני גלאי החלקיקים האדירים שגילו את בוזון היגס ב-2012. אפילו בצפייה בשידור האינטרנט המקוון, ההתרגשות הייתה מורגשת.
כולם תהו אם נהיה עדים לתחילתו של עידן חדש של גילוי. התשובה היא...אולי.
בליטה מביכה
ה-CMSתוצאותנחשפו ראשונים. בהתחלה הסיפור היה מוכר, מגוון מרשים של מדידות ששוב ושוב לא הראו סימנים לחלקיקים חדשים. אבל בדקות האחרונות של המצגת התגלתה בליטה עדינה אך מסקרנת בגרף שרמזה על חלקיק כבד חדש שמתפרק לשני פוטונים (חלקיקי אור). הבליטה הופיעה במסה של כ-760 GeV (יחידת המסה והאנרגיה המשמשת בפיזיקה של חלקיקים - לבוזון היגס יש מסה של כ-125 GeV) אך הייתה אות חלש מדי מכדי להיות חד משמעי בפני עצמו. השאלה הייתה האם ATLAS יראה בליטה דומה באותו מקום?
מצגת ATLAS שיקפה את המצגת מ-CMS, רשימה נוספת של אי-תגליות. אבל, שמירת הטוב ביותר לסוף, נחשפה בליטה לקראת הסוף, קרוב למקום שבו ה-CMS ראה את שלהם ב-750GeV - אבל גדול יותר. זה עדיין היה חלש מכדי להגיע לסף הסטטיסטי כדי להיחשב ראיה מוצקה, אבל העובדה ששני הניסויים ראו ראיות באותו מקום היא מרגשת.
גילוי ההיגס בשנת 2012 השלים אתדגם סטנדרטי, התיאוריה הטובה ביותר הנוכחית שלנו לפיזיקת חלקיקים, אך השאירה הרבה תעלומות בלתי פתורות. אלה כוללים את אופי "חומר אפל", חומר בלתי נראה שמהווה כ-85% מהחומר ביקום, חולשת הכבידה והאופן שבו חוקי הפיזיקה נראים מכוונים עדינים כדי לאפשר חיים להתקיים, אם להזכיר רק כמה.
הוצעו מספר תיאוריות לפתרון בעיות אלו. הפופולרי ביותר הוא רעיון שנקרא סופרסימטריה, שמציע שיש שותף-על כבד יותר לכל חלקיק במודל הסטנדרטי. תיאוריה זו מספקת הסבר לכוונון עדין של חוקי הפיזיקה ואחד משותפים-על יכול גםחשבון לחומר אפל.
סופרסימטריה חוזה את קיומם של חלקיקים חדשים שאמורים להיות בהישג יד של ה-LHC. אבל למרות התקוות הגדולות, ההפעלה הראשונה של המכונה בין השנים 2019-2013 חשפה שממה תת-אטומית עקרה, המאוכלסת רק בבוזון היגס בודד. רבים מהפיזיקאים התיאורטיים שעובדים על סופרסימטריה מצאו את התוצאות האחרונות מה-LHC מדכאות למדי. חלקם החלו לדאוג שהתשובות לשאלות הבולטים בפיזיקה עשויות להיות מעבר להישג ידנו לנצח.
הקיץ ה-LHC 27 ק"מ החל לפעול מחדש לאחר שדרוג של שנתיים שכמעט הכפיל את אנרגיית ההתנגשות שלו. פיזיקאים מחכים בקוצר רוח לראות מה ההתנגשויות הללו חושפות, שכן אנרגיה גבוהה יותר מאפשרת ליצור חלקיקים כבדים שלא היו בהישג יד במהלך הריצה הראשונה. אז הרמז הזה לחלקיק חדש מבורך מאוד.
בן דוד של היגס?
אנדי פארקר, ראש מעבדת קוונדיש של קיימברידג' וחבר בכיר בניסוי ATLAS, אמר לי: "אם הבליטה אמיתית, והיא מתפרקת לשני פוטונים כפי שנראה, אז זה חייב להיות בוזון, ככל הנראה עוד בוזון של היגס. חזויים על ידי מודלים רבים, כולל סופרסימטריה".
אולי אפילו יותר מרגש, זה יכול להיות סוג שלכּוֹחַ מְשִׁיכָה, חלקיק משוער הקשור לכוח הכבידה. באופן מכריע, גרביטונים קיימים בתיאוריות עם ממדי מרחב נוספים לשלושה (גובה, רוחב ועומק) שאנו חווים.
לעת עתה, הפיזיקאים יישארו סקפטיים - נדרשים נתונים נוספים כדי לשלול את הרמז המסקרן הזה פנימה או החוצה. פארקר תיאר את התוצאות כ"ראשוניות ולא חד משמעיות" אך הוסיף, "אם יתברר שזה הסימן הראשון לפיזיקה מעבר למודל הסטנדרטי, במבט לאחור, זה ייראה כמדע היסטורי".
בין אם יתברר שהחלקיק החדש הזה אמיתי או לא, דבר אחד שכולם מסכימים עליו הוא ש-2016 הולכת להיות שנה מרגשת לפיזיקת החלקיקים.
הארי קליף עובד עבור אוניברסיטת קיימברידג' ומשתף פעולה עם ניסוי LHCb במאיץ ההדרונים הגדול של CERN.
