החומר הבראשיתי - לא מה שחשבת

 

 

המפץ הגדול אולי התפתח בדרך שונה מזו שמדענים תיארו לעצמם. צוות בין-לאומי של מדענים, ובהם מדענים ממכון ויצמן למדע, מעלה את האפשרות הזאת לנוכח תוצאות מפתיעות שהתקבלו בניסוי שנועד לשחזר את החומר הבראשיתי, הקרוי "פלסמת קווארק-גלואון",שנוצר במפץ הגדול עוד טרם היווצרותם של הניטרונים והפרוטונים.

 

מדענים שמבקשים לחקור את תכונותיה הפיסיקליות הייחודיות של פלסמת קווארק-גלואון, הפועלים במסגרת פרויקט הקרוי PHENIX, מנסים לשחזר את תערובת החומר הקדומה הזאת באמצעות מאיץ חלקיקים שנבנה במיוחד למטרה זו, וקרוי RHIC, 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 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. סילוני החומר הלוהט, שהתפשטו לכל עבר בשברירי השנייה הראשונים לקיומו של היקום, הכילו תערובת נדירה של קווארקים וגלואונים חופשיים - "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. חלק מגלאי החלקיקים שמשמשים בניסויים אלה פותחו ויוצרו במעבדתו של פרופ' יצחק צרויה, ראש המחלקה לפסיקה של חלקיקים במכון ויצמן למדע. גלאים אלה מסוגלים לספק מידע תלת-ממדי בלתי-תלוי על מיקומיהם של החלקיקים הניתזים מאיזור ההתנגשות, ועל פי כיווניהם, האנרגיה שלהם וזהותם של החלקיקים האלה אפשר ללמוד על מצב החומר באיזור ההתנגשות.

 

ניתוח נתונים שנאספו בניסוי במשך שלוש השנים האחרונות הראה, בין היתר, שהפלזמהשנוצרה בחום אשר מגיע לשיעור של פי 150,000 מהטמפרטורה של מרכז השמש, אינה מתנהגת כמו גז בחום גבוה (כפי שסברו עד כה), אלא בדרך דומה יותר להתנהגותו של נוזל. כדי לפענח את משמעות התופעה הבלתי-צפויה הזאת פיתח פרופ' צרויה גלאי חלקיקים מתקדמים,שאינם מבחינים בחלקיקים הדרונים (דוגמת פרוטונים וניטרונים). המדענים מקווים שגלאים אלה, המכונים "עיוורים להדרונים", או בקיצור HBD, יסייעו להם לזהות בקלות רבה יותר סימנים של קוורקים וגלואונים חופשיים, דבר שיסייע בפתרון תעלומת החומר הבראשיתי.