כסטודנטית לתואר ראשון בכימיה לא תכננתי להיות פיזיקאית של חלקיקים. במהלך חופשת הקיץ במכון ויצמן למדע מצאתי את עצמי יום אחד נכנסת להרצאה של פרופ’ עילם גרוס. הוא סיפר על חיפוש אחר משהו שנשמע אז כמעט דמיוני: חלקיק ההיגס, ועל המאיץ העתידי והשאפתני ביותר שנבנה אי פעם - מאיץ החלקיקים ב-CERN. בהרצאה ההיא נפרש בפניי עולם של ניסויים עצומים, שאלות יסוד על מבנה היקום, וניסיון לגלות חלקיקים שעד אז התקיימו רק בתיאוריה. יצאתי מהאולם עם תחושה ברורה: בזה אני רוצה לעסוק, גם אם הדרך לשם לא הייתה מובנת מאליה עבור כימאית צעירה.
למרות הספקות, החלטתי לנסות. בתואר השני עברתי לפיזיקה, ובהמשך מצאתי את עצמי חוקרת את אחת השאלות הבסיסיות ביותר במדע: ממה עשוי הטבע, והאם אנחנו באמת מכירים את כל אבני הבניין שלו?
כיום אני חברת סגל באוניברסיטת תל אביב ועומדת בראש קבוצת מחקר העוסקת בפיזיקה של חלקיקים. אנחנו שותפים בניסוי ATLAS - אחד משני הגלאים המרכזיים במאיץ החלקיקים הגדול בעולם, ה-LHC שבמרכז המחקר CERN ליד ז’נבה. במאיץ הזה מאיצים אלומות חלקיקים למהירויות הקרובות למהירות האור במסלולים כך שיתנגשו זו בזו. מתוך השברים הזעירים שנוצרים בהתנגשויות האלו, אנחנו מנסים לזהות סימנים לחלקיקים אלמנטריים חדשים - כאלה שעדיין אינם מוכרים למדע.
ביום-יום שלי, העבודה רחוקה מהדימוי של מדען שמביט דרך מיקרוסקופ או טלסקופ. כל שנייה של פעילות במאיץ מייצרת מיליוני התנגשויות, ורק חלק זעיר מהן עשוי להכיל רמז לפיזיקה חדשה, ולכן רוב הזמן אנחנו מתמודדים עם כמויות עצומות של נתונים. כאן נכנסת לתמונה למידת המכונה. הקבוצה שלי מפתחת אלגוריתמים מתוחכמים שמסוגלים ללמוד דפוסים חבויים בנתונים ולהצביע על אירועים חריגים - כאלה שעשויים להעיד על קיומו של חלקיק חדש או על תהליך פיזיקלי שלא נצפה בעבר. במובן מסוים, אנחנו מלמדים מחשבים לעזור לנו לשאול שאלות טובות יותר על הטבע.
החיפוש אחר חלקיקים חדשים הוא הרבה מעבר לאתגר טכנולוגי או מתמטי, זהו ניסיון להבין טוב יותר את היקום שבו אנחנו חיים. כיום עומדת לרשות המדענים תאוריה מצליחה במיוחד בשם "המודל הסטנדרטי", שמתארת בדיוק מרשים את החלקיקים והכוחות בטבע. אבל למרות ההצלחה שלה, כבר ברור שהיא לא מספרת את כל הסיפור.
כך למשל, לפי הגרסה המקורית של המודל הסטנדרטי, לנייטרינו, חלקיקים זעירים במיוחד, לא אמורה להיות מסה כלל. בפועל, ניסויים הוכיחו שיש להם מסה קטנה מאוד, ולכן התאוריה נדרשה לעדכונים והרחבות.
בעיה גדולה עוד יותר היא החומר האפל. מדענים מעריכים שיותר מ-80% מהחומר ביקום מורכב מסוג חומר שאיננו פולט אור ואינו בולע אותו, ולכן אי אפשר לראות אותו ישירות. למרות זאת, אפשר לזהות את ההשפעה שלו על תנועת גלקסיות. הבעיה היא שהמודל הסטנדרטי כלל לא כולל חלקיק שמסביר את קיומו.
המשמעות היא שגם התאוריה המוצלחת ביותר שלנו מתארת רק חלק קטן מהיקום. המדענים יודעים שיש בה "חורים", והשאלה הגדולה היא מה מסתתר מעבר לה? ואיזו תאוריה עמוקה יותר תצליח להשלים את התמונה?.
מעבר לסקרנות הבסיסית, יש למחקר הזה גם משמעות רחבה יותר. ההיסטוריה מלמדת אותנו שהעולם מתקדם בזכות ידע מדעי בסיסי, גם כשאין לו יישום מיידי נראה לעין. החיים המודרניים שלנו נשענים על אלקטרוניקה, תקשורת ורפואה מתקדמת - כולן תוצר של הבנה עמוקה של הטבע. גילויו של האלקטרון, החלקיק הזעיר ביותר בזמנו, נראה בתחילה חסר תועלת מעשית, אך הוא זה שאפשר את הקידמה הטכנולוגית שמלווה אותנו כיום. כך גם מחקר בסיסי בפיזיקה של חלקיקים: הוא מרחיב את גבולות הידע, ומתוכו עשויות לצמוח בעתיד טכנולוגיות שעדיין איננו יכולים לחזות.
הבנה עמוקה יותר של אבני הבניין של היקום עשויה להוביל בעתיד לפריצות דרך שעדיין איננו יכולים לדמיין.
השאיפה שלי לעשור הקרוב היא שנצליח לכתוב עוד שורה בספר ההיסטוריה של המדע: לגלות תופעות חדשות שירחיבו לנו את הצהר לפיזיקה מעבר למה שידוע לנו כיום. אולי כך נוכל להתקרב לתשובה על אחת השאלות העמוקות ביותר: מהי התאוריה שמתארת את הטבע בצורה המדויקת והשלמה ביותר?
לפעמים אני חוזרת במחשבות לאותה הרצאה קיצית במכון ויצמן, ולתחושה הברורה שהופיעה אז. היום, כשאני חלק ממאמץ בינלאומי רחב המנסה להרחיב את גבולות הידע האנושי, ברור לי שהסקרנות ההיא הייתה נקודת התחלה. המדע מתקדם בזכות אנשים שמוכנים לשאול שאלות, גם כשהתשובות אינן ברורות, ואולי דווקא בגלל זה.
לירון ברק היא אמא לארבעה ופרופסור חבר במחלקה לחלקיקים בבית הספר לפיזיקה באוניברסיטת תל אביב.
"חוקרים פרטיים" הוא מדור ב-ynet שנוסד ביוזמת האקדמיה הצעירה הישראלית שבו חוקרים מסבירים מדוע החליטו לעסוק בתחום המחקר שלהם. המדור נערך בסיוע פרופ' נעמה גבע-זטורסקי, פרופ' אורי בן-דוד ופרופ' ארז בן-יוסף מהאקדמיה הצעירה הישראלית.
