הינך נמצא כאן

הפיסיקה שמעבר לאופק

כיצד אפשר לגלות את חוקי הפיסיקה שמעבר למודל הסטנדרטי?
01.12.2015

ד"ר שקמה ברסלר מנסה למצוא דרכים לגילוי תופעות שאינן קיימות על-פי המודל הסטנדרטי של פיסיקת החלקיקים, ובכך להרחיב את התיאור שלנו לגבי חוקי היסוד של הטבע. לשם כך היא מנתחת את הנתונים מהתנגשויות חלקיקים במאיץ החלקיקים LHC, ומתכננת גלאֵי חלקיקים שמתמקדים ב"נקודות העיוורות" של הגלאים הפועלים כיום ב-CERN.
 
מימין: דן שקד-רנו, אביטל דרי, ד"ר שקמה ברסלר, איילת אפרתי, מתיאס בירמן, לוקה מולרי. מבנה החומר
 
האם ישנן אבני יסוד של הטבע שעוד לא גילינו את קיומן? אילו עולמות נסתרים עוד מצפים לנו בחקר החלקיקים היסודיים שמהם בנוי היקום? ד"ר שקמה ברסלר מנסה לאתגר את המודל הסטנדרטי – התיאוריה שמתארת את החלקיקים היסודיים ואת הכוחות הפועלים ביניהם. גילוי הבוזון היגס במאיץ החלקיקים של המעבדה האירופית לחקר פיסיקת החלקיקים, CERN, שימש נדבך חשוב באישוש התיאוריה הזאת. אבל במדע, כמו במדע, אישוש של רעיון אחד עשוי להוביל לשאלות מרתקות חדשות, ולמדענים העוסקים בפיסיקה של חלקיקים ברור כבר זמן רב, כי חרף הצלחתו של המודל הסטנדרטי, התמונה שהוא מציג אינה שלמה.
 
על הקו בין המחלקה לפיסיקה של חלקיקים ואסטרופיסיקה במכון ויצמן למדע לבין CERN מנסה ד"ר ברסלר לגלות ראיות שלא יעלו בקנה אחד עם המודל הסטנדרטי. כל רמז כזה ל"פיסיקה חדשה" יהיה בגדר פריצת דרך משמעותית, ועשוי לאפשר לשפוך אור בעתיד על אותן סוגיות שהמודל הסטנדרטי מותיר פתוחות. "למשל", היא אומרת, "אנחנו יודעים מהי מאסת האלקטרון, אבל אין לנו שום הסבר מדוע זוהי המאסה שלו. אין לנו דרך לחזות זאת, לבדוק, ולאשש את התוצאה". לפרמטר פיסיקלי שאת ערכו איננו יודעים לקבל משיקולים יסודיים, הפיסיקאים קוראים "פרמטר חופשי". כיום קיימים 18 פרמטרים חופשיים כאלה, שהמודל הסטנדרטי, בגרסתו הנוכחית, אינו מסביר ואינו חוזה. "זוהי רק דוגמה אחת מרבות", מוסיפה ד"ר ברסלר, "כיף לדעת שיש לנו עוד המון דברים להבין".
 
קיימים מודלים רבים אשר מנסים להרחיב את המודל הסטנדרטי, אבל עד כה לא נמצאו ראיות לכך שאחד המודלים עשוי להיות צעד בכיוון הנכון. "אחת הדרכים להראות את קיומה של פיסיקה מעבר למודל הסטנדרטי", אומרת ד"ר ברסלר, "היא לגלות חלקיקים שהמודל הסטנדרטי אינו חוזה את קיומם". חלקיקים כאלה, אם הם אכן קיימים, עשויים להיווצר במאיץ ההדרונים הגדול, ה-LHC הפועל ב-CERN, להתקיים במשך שברירי שנייה, ואז לדעוך לחלקיקים אחרים. במילים אחרות, הדרך לגלות את החלקיקים האלה היא באמצעות זיהוי תוצרי הדעיכה שלהם (בדרך זו התגלה למעשה גם הבוזון היגס). "דרך נוספת", מסבירה ד"ר ברסלר, "היא להראות שחלקיקים המופיעים במודל הסטנדרטי, כמו הבוזון היגס למשל, יכולים לדעוך גם באופנים שהמודל הסטנדרטי אינו מתיר".
 
במחקרה פועלת ד"ר ברסלר בשני מסלולים: האחד, ניתוח הנתונים מהתנגשויות חלקיקים במאיץ החלקיקים LHC שליד ז'נבה בניסיון לגלות תופעות שסותרות את המודל הסטנדרטי; השני הוא פיתוח הדור הבא של גלאֵי חלקיקים שיאפשרו בעתיד לשפר את רמת הרגישות של החיפוש אחר פיסיקה מעבר למודל הסטנדרטי. השאלה הגדולה היא, כמובן, כיצד אפשר לתכנן ולבנות גלאי חלקיקים שיגלה חלקיק שאיננו יודעים אם הוא קיים, מה הן תכונותיו ו"מה מקומו במערכת". כדי לעשות זאת, בוחנים ד"ר ברסלר וחברי קבוצת המחקר שלה את תכונותיהם של גלאי החלקיקים הקיימים במאיץ החלקיקים. מטבע הדברים, ישנם תחומים שבהם הגלאים הללו הם פחות "רגישים", או שיש בהם מעין "נקודות עיוורות". למשל, הגלאים הקיימים לא יאפשרו למדוד את התכונות של חלקיק ההיגס בדיוק מספק. על החולשות האלה שואפת ד"ר ברסלר להתגבר באמצעות תכנון גלאים מתקדמים. מדובר בתהליך ארוך טווח, שעשוי להימשך שנים רבות, ובסופו עשויות להתגלות לנו תשובות לשאלות שכיום אנחנו עדיין לא יודעים לשאול. 
 

אישי

 
שקמה ברסלר גדלה בעמק יזרעאל, שם היא מתגוררת גם כיום עם שתי בנותיה, עמית (10) ועדי (7), במושב בית שערים. חשוב לה לעסוק במחקר מתקדם בחזית המדע, אבל גם ליהנות משדות העמק.
 
שקמה שיחקה כדורסל מקצועי בליגות הישראליות הבכירות, וכן בנבחרת הנערות ובנבחרת העתודה של ישראל. את הלימודים בטכניון החלה בעקבות פציעה שלא איפשרה לה להמשיך לשחק.
 
לפיסיקה של חלקיקים הגיעה לגמרי במקרה, מתוך רצון לקחת חלק בפרויקט הבין-לאומי ב-CERN.
 
 
די אם נגלה סטייה 1 (אחת) מהמודל הסטנדרטי כדי לשנות לתמיד את הידע שלנו על אבני היסוד של הטבע.
 
#מספרי_מדע

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם