במאיץ ההדרונים הגדול (Large Hadron Collider) בצרן התגלו ככל הנראה למעלה מעשרה קוורקים עליונים
12/08/2010

מבוסס על כתבה:

ב-LHC התגלו ככל הנראה למעלה מעשרה קווארקים עליונים, אבי בליזובסקי,‏ אתר הידען, 25 ביולי 2010

חלקיק הקוורק העליון (the top quark) התגלה לראשונה בשנת 1995 במאיץ טבטרון Tevatronהמופעל במעבדות פרמילאב באילינוי, ומאז התגלו שם קוורקים עליונים רבים, אך הם מעולם לא התגלו מחוץ לפרמילאב.

קוורקים הם חלקיקים יסודיים (שככל הידוע אינם מורכבים מחלקיקים קטנים יותר). קוורקים המוחזקים זה בזה בעזרת כוח הנקרא "הכוח החזק" יוצרים חלקיקים הקרויים הדרונים. ההדרונים המוכרים לנו ביותר הם פרוטונים וניטרונים, המרכיבים את גרעין האטום. קוורק עליון הוא קוורק בעל מטען חשמלי של  (כלומר שני שלישים ממטען האלקטרון בערכו המוחלט). ישנם גם קוורקים תחתונים שמטענם . לכן, פרוטון (שמטענו 1e) מורכב משני קוורקים עליונים ומקוורק תחתון אחד. נויטרון (שמטענו 0) מורכב משני קוורקים תחתונים ומקוורק עליון אחד.

הקוורק העליון הוא החלקיק היסודי הכבד ביותר שנתגלה עד כה. מסתו היא GeV2/c  171.3±2.3 .אם כן, מספר גילויים אפשריים של הקוורק העליון נרשמו במתקן אטלס (שבו נוכחות ישראלית גדולה) שבצרן ובניסוי ה-Compact Muon Solenoid)  CMS). באטלס נצפו תשעה אירועים התואמים לזה של הקוורק העליון, ואילו CMSצפה ב-3-4 אירועים כאלה. בכל אופן, הפיסיקאים נדרשים לנתונים נוספים שיתמכו במסקנה שאכן במאיץ נוצרו חלקיקי קוורק עליון. אם נכון שהתגלה חלקיק הקוורק העליון,  הרי זו הפעם הראשונה שחלקיק כזה מתגלה במעבדה מחוץ לארה"ב. הפיסיקה של הקוורק העליון אינה מוסברת לחלוטין ולכן מחקר החלקיקים הללו ייתן הזדמנות להפיק מידע טוב מהמאיץ בפעם הראשונה.

המדענים אומרים כי התגלית עשויה לסייע לפיסיקאים במרדף אחר בוזון היגס המכונה גם חלקיק האלוהים, משום שהמדענים חושדים שיש קשר מיוחד בין שני החלקיקים.

בוזון היגס הוא חלקיק יסוד שקיומו נחזה על פי "המודל הסטנדרטי". תיאורית "המודל הסטנדרטי" מנסה להסביר את האינטראקציות (הכוחות) בין החלקיקים היסודיים בטבע. היא מצליחה לעשות זאת עבור שלושה מתוך ארבעת הכוחות הקיימים בטבע: הכוח החלש, הכוח החזק והכוח האלקטרומגנטי. על פי התיאוריה, כל אחד מכוחות אלו נישא על ידי סוג מסוים של חלקיקים: הכוח החלש נישא על ידי בוזונים הנקראים  W ו-Z. הכוח החזק נישא על ידי בוזונים הנקראים גלואונים , והכוח האלקטרומגנטי נישא על ידי בוזונים בשם פוטונים (בוזונים הם חלקיקים היכולים להימצא באותו מצב קוונטי-מצב אנרגיה אפשרי). המודל הסטנדרטי לא מצליח לחבר את כוח הכבידה (הקשור בתורת היחסות הכללית) לשאר הכוחות.

מסתו המשוערת של בוזון היגס היא בין  115 ל-185 GeV2/c . לפי "המודל הסטנדרטי"  קיומו של בוזון היגס מסביר מדוע חלקיקים יסודיים מסוימים נושאי כוח הם בעלי מסה (בוזונים מסוגW ו- Z הנושאים את הכוח החלש), בעוד שפוטון (נושא הכוח האלקטרומגנטי) הוא חסר מסה. התיאוריה אומרת שגם הגלואונים נושאי הכוח החזק הם חסרי מסה, למרות שבאופן ניסיוני נמצא שיש להם מסה קטנה.  עד כה נכשלו המדענים לגלות את בוזון היגס בגלל האנרגיות הגבוהות הנדרשות להתנגשויות שבהן יפלט בוזון זה.

 לקריאה נוספת:

  • Top quark, Wikipedia
  • Higgs boson, Wikipedia