זהב פגש זהב

 

ניסוי רחב היקף, שנועד לשחזר את השלב הראשון בהיווצרות החומר ביקום, יצא בקרוב לדרכו במעבדה האמריקאית הלאומית ברוקהייבן שבלונג-איילנד, ניו יורק. בניסוי, המכונה "פניקס", משתתפים כארבע מאות פיסיקאים מעשר מדינות, לרבות ישראל, המיוצגת על ידי פרופ' יצחק צרויה מהמחלקה לפיסיקה של חלקיקים במכון ויצמן למדע. פרופ' צרויה וחברי קבוצת המחקר שהוא עומד בראשה תיכננו ובנו גלאי חלקיקים מיוחדים שבאמצעותם מקווים החוקרים לגלות את תצורת החומר שקדמה להיווצרות הפרוטונים והניטרונים.

 

במיליונית השנייה הראשונה לאחר המפץ הגדול עוד לא היו ביקום אטומים של חומרים שונים, כפי שהם מוכרים לנו כיום. למעשה, באותה עת עדיין לא "נולדו" גם הפרוטונים והניטרונים. סילוני החומר הלוהט שהתפשטו לכל עבר בשברירי השנייה הראשונים לקיומו של היקום הכילו תערובת נדירה של קווארקים וגלואונים חופשיים (המכונה "פלסמת קווארק-גלואון"). מאוחר יותר, כשהיקום התקרר מעט והצפיפות בו פחתה, "התארגנו" הקווארקים והגלואונים בשילובים שונים שיצרו חלקיקים מורכבים יותר, דוגמת פרוטונים וניטרונים. מאז, למעשה, לא נראו עוד ביקום קווארקים וגלואונים חופשיים.

 

מדענים שמבקשים לחקור את תכונותיה הפיסיקליות הייחודיות של פלסמת קווארק-גלואון מנסים, איפוא, לשחזר את תערובת החומר הקדומה הזאת באמצעות מאיצי חלקיקים. בניסוי המכונה "צרס", המבוצע במאיץ החלקיקים הגדול של המעבדה האירופית לחקר פיסיקת החלקיקים (CERN),שליד ז'נבה, הצליחו, כנראה, מדעני המכון ועמיתיהם להתקרב במידה רבה, למטרה זו. כדי להגיע למטרה בוודאות, וליצור את תערובת החומר הבראשיתית בכמות מספקת, שתתקיים במשך פרק זמן שיספיק כדי לחקור ולבחון את תכונותיה הפיסיקליות, נבנה מאיץ חלקיקים מיוחד, במעבדה הלאומית ברוקהייבן שבלונג איילנד, ניו יורק. מאיץ מיוחד זה יוצר שתי אלומות של יוני זהב, מאיץ אותן זו כנגד זו, וגורם להתנגשות חזיתית ביניהן. מעוצמת ההתנגשות (כ-40 טריליון אלקטרון-וולט) הופך חלק מאנרגיית התנועה של אלומות יוני הזהב לחום, ואילו חלק אחר של אנרגיית התנועה הופך לחלקיקי חומר שונים - תהליך שמתואר בנוסחת שוויון החומר והאנרגיה המפורסמת של אלברט איינשטיין: E=Mc2. השלב הראשון בהיווצרות החלקיקים החדשים מתוך אנרגיית התנועה של אלומות יוני הזהב, ממש כמו השלב הראשון בהיווצרות החומר במפץ הגדול, אמור להיות שלב קיומה של פלסמת קווארק-גלואון.

 

הגלאים שתיכנן ובנה פרופ' צרויה נועדו לזהות בוודאות את פלסמת הקווארק-גלואון. הם מסוגלים לספק מידע תלת-ממדי בלתי תלוי על מיקומיהם של החלקיקים הניתזים מאזור ההתנגשות, ועל פי כיווניהם, האנרגיה שלהם וזהותם של החלקיקים האלה, אפשר יהיה ללמוד על מצב החומר באזור ההתנגשות. בצוות הפיתוח והייצור של הגלאים הייחודיים האלה השתתפו, בנוסף לפרופ' צרויה, גם פרופ' זאב פרנקל, ד"ר איליה רבינוביץ, החוקר הבתר-דוקטוריאלי וואי סיה (מסין), ותלמידי המחקר אלכסנדר גניינסקי, אלכסנדר מילוב, ואלכסנדר צ'רלין - כולם מהמחלקה לפיסיקה של חלקיקים במכון ויצמן למדע.