מאיצי חלקיקים, חורים שחורים וכל השאר

בבוקר יום רביעי, ה-10 בספטמבר, יופעל בז'נבה מאיץ החלקיקים הענק האמור להביא להשמדת כדור הארץ. כך, לפחות, טוענת קבוצה קולנית של מתנגדי הניסוי. המאיץ יאיץ שתי אלומות של פרוטונים (גרעיני אטום מימן) למהירות דמיונית של 99.999999% ממהירות האור. האלומות ינועו אחת כנגד השנייה ויתנגשו בעוצמה חסרת תקדים תחת עינם הפקוחה של מספר גלאי חלקיקים מתוחכמים.

הפרויקט מזכיר את סיפור מגדל בבל. בדומה לסיפור התנ"כי, חברו כאן יחד - לשם הקמת המאיץ והגלאים - מדענים מכל קצות תבל. אלא שבעוד ששם בלל האל את שפתם של בני-האדם וסיכל את יכולתם לתקשר זה עם זה ביעילות, דבר שבלם את שיתוף הפעולה; במקרה של מאיץ החלקיקים עבודת הצוות הנפלאה לה שותפות כ-50 מדינות, מבטיחה סיום שמח יותר. בעשר השנים האחרונות זרמו לג'נבה רכיביה של מערכת הענק מהמדינות הרבות השותפות לניסוי, והמערכת הלכה והורכבה אט-אט כפאזל העולה בגודלו על כל ניסוי מדעי שמתקיים כיום. בתאריך האמור יחל התהליך הארוך של הפעלת המאיץ והגלאים.

שנים רבות מתחבטת הפיסיקה המודרנית ומנסה למצוא הסבר להבדל האדיר שבין עוצמת הכוח החשמלי לבין חולשתה היחסית של הכבידה. מאמרים לאין ספור נכתבו על כך, ועשרות מודלים הוצעו. לאוסף זה של הסברים נוסף, לפני כחמש שנים, הסבר נוסף. לפי סברה זו המרחב האמיתי מורכב יותר מהמרחב המוכר לכולנו, הכולל שלושה ממדים ואת ממד הזמן. המרחב, כך נטען, כולל בנוסף לממדים המוכרים עוד ממדים נוספים קטנטנים, הייחודיים לכבידה. הכבידה היא הכוח היחיד היכול להתפשט בממדים אלו ולפיכך הוא "מבזבז" את רוב עוצמתו במרחב הנעלם מעינינו. בזבוז זה ייפסק כאשר שני גופים יהיו קרובים מאוד זה לזה. בתנאים אלו תופיע הכבידה במלוא עוצמתה.

דגם של מאיץ החלקיקים הגדול, המוצג באולם המבקרים של המרכז למחקר גרעיני של האיחוד האירופי (צילום: אימג'בנק / GettyImages).

תורת היחסות הכללית של איינשטיין עוסקת בכבידה. אחד החיזויים של תורה זו הוא קיומם של חורים שחורים – אזורים במרחב בהן צפיפות המאסה גדולה כל-כך עד שעוצמת הכבידה גורמת לכך שכל דבר נשאב לתוכם ואין כל דרך לצאת מהם. לפני זמן לא רב אומתה הטענה בדבר קיום חורים שחורים, והיום ידוע שבמרכז הגלקסיה שלנו (שביל החלב) שוכן חור שחור ענקי שמשקלו כמשקלן של ארבעה מיליון שמשות.

המודל הטוען שהכבידה היא כוח חזק במהותו, וחולשתו – כפי שאנו תופסים אותה - נובעת מקיומם של ממדים נוספים, פותח אפשרות חדשה: הוא חוזה את קיומם של חורים שחורים זערערים; חורים שחורים הקטנים בהרבה מגרעינו של אטום. חורים כאלה עשויים להיווצר בניסוי הענק שבז'נבה.

אם אכן ייווצר חור שחור זעיר שכזה, האם יישאב לתוכו את הניסוי, את ז'נבה ואת כדור-הארץ כולו? סטיבן הוקינג, הפיסיקאי המפורסם הרתוק לכסא גלגלים, היה הראשון שניסה לחבר בין מכניקת הקוונטים, העוסקת בעצמים הקטנים מאטום, לבין תורת היחסות הכללית, העוסקת בגדולים שבגרמי השמיים. חיבור זה בין תורות השונות כל-כך זו מזו, הביא למסקנות חדשניות, וביניהן לטענה כי חורים שחורים פולטים קרינה. ככל שהחור השחור קטן יותר, כך הוא "חם" יותר ולפיכך פולט יותר אנרגיה. החורים השחורים העשויים להיווצר על-ידי המאיץ החדש צפויים להיות קטנים ביותר, ולפיכך צפויים להיות לוהטים. חורים אלה יתאדו תוך זמן הקצר בהרבה ממשך הזמן בו חולפת קרן אור על-פני אטום (שבריר של שבריר של שנייה). לכן, חורים שחורים אלה יתאדו לפני שיוכלו להספיק ולשאוב את האטומים הקרובים אליהם, לא כל שכן את כדור-הארץ.

ומה עתיד לעלות בגורלנו אם הוקינג טועה? הרי כל כוכב הלכת שלנו עלול להיבלע על-ידי החור השחור הראשון שייווצר בניסוי. מדענים גדולים טעו בעבר, ולנוכח הסכנה הצפויה לא יהיה זה אחראי לבטוח בחישובים... המדענים העוסקים בניסוי אינם שונים בהרבה מבני תמותה רגילים. גם הם היו מוטרדים מאפשרות זו. לכן הוקמה ועדת מומחים כדי לבדוק חששות אלה.

באחרונה הפריכה הוועדה את החשש. הטבע מאיץ חלקיקים למהירויות גבוהות בהרבה מאלה שייווצרו בניסוי. לו היו נוצרים חורים שחורים יציבים בהתנגשויות שבין חלקיקים אלה לבין כדור-הארץ וגרמי שמיים אחרים, היה היקום מוצף כבר מזמן בחורים שחורים. חורים אלה היו גורמים מדי פעם לבליעת כוכבים. תמונת היקום הנוכחית סותרת לחלוטין אפשרות זו. לא נותר אפוא אלא להפעיל את המאיץ העצום ולצפות בקוצר רוח לתוצאות. ייתכן שבתוך תקופה קצרה ניווכח לדעת שהמרחב אכן מכיל ממדים נוספים; ייתכן שנגלה את מקורו של החומר האפל האחראי לחלק ניכר ממסתו של היקום וייתכן – ואולי סביר – שתוצאות הניסוי יעלו על כל דמיון ויצעידו את הפיסיקה צעד גדול קדימה בכיוון בלתי צפוי.

הכותב הוא פרופסור לפיסיקה במכון ויצמן למדע ומחקריו מתבצעים במאיץ החלקיקים בז'נבה