ועדת פרסי נובל הכריזה היום (שלישי) כי היפני טקאקי קאג’יטה והקנדי ארתור מקדונלד הם חתני פרס נובל לפיזיקה לשנת 2015. קאג’יטה, מאוניברסיטת טוקיו, ומקדונלד מאוניברסיטת קינגסטון, זכו בפרס על תגליותיהם בחקר חלקיקי הניטרינו – אחד מחלקיקי היסוד בטבע. ניסוייהם תרמו להבנה ולאפיון של חלקיקי הניטרינו ולהבנה כי הם מסוגלים לשנות את זהותם.

“זוכי פרס הנובל בפיזיקה השנה הניבו תובנות חיוניות לעולם הנסתר של חלקיקי הניטרינו”, הסבירו חברי ועדת הפרס. “אחרי פוטונים וחלקיקי אור, חלקיקי הניטרינו הם הרבים ביותר ביקום כולו, וכדור הארץ מופגז בהם ללא הרף. חלקיקי ניטרינו רבים נוצרים בתגובות בין הקרינה הקוסמית והאטמוספירה של כדור הארץ, אחרים מיוצרים בתגובות גרעיניות בתוך השמש ואלפי מיליארדים של חלקיקי ניטרינו זורמים דרך הגוף שלנו בכל שנייה. אלו החלקיקים החמקמקים ביותר בטבע”, הוסיפו חברי הוועדה. 

מקדונלד הסביר כי החלקיקים עוזרים להבין “כיצד היקום התפתח”. בשיחת טלפון עם כתבים באקדמיה המלכותית של שוודיה למדעים הסביר החוקר כי “חלקיקי הניטרינו הם בין החלקיקים הבסיסיים ביותר שאיננו יודעים כיצד לחלקם עוד”. לדבריו, ידע נוסף על הניטרינו מבהיר “כיצד היקום התפתח, והידיעה האם החלקיקים בעלי מסה עוזר לפזר גם את המסתורין הזה”. את הזכייה בפרס הנובל הגדיר “חוויה מבהילה מאוד”.

הניטרינו הוא אחד מחלקיקי היסוד בטבע והוא מהווה את אחד הנדבכים ב”מודל הסטנדרטי” של פיזיקת החלקיקים, המתארת את החלקיקים המרכיבים את החומר ואת היחסים ביניהם. ההשערה בדבר קיומו נולדה כבר בשנות ה-30 של המאה הקודמת והוא התגלה באופן ממשי בניסוי שנערך בשנת 1956. ואולם, כיוון שהתגובה שלו עם אטומים של חומר שאיתו הוא בא במגע היא מזערית, סברו המדענים שכדי ללמוד על החלקיק נדרש מכשור רגיש במיוחד. ואכן בשנים שלאחר מכן נבנו גלאי ניטרינו שנועדו למדוד וללמוד את החלקיקים הללו.

עם זאת, הניטרינו התגלה כחלקיק חמקמק והפך לאחת החידות הפיזיקאליות הגדולות ביותר. הפער בין הנתונים סביב כמות חלקיקי הניטרינו שנפלטו מהשמש ובין כמות חלקיקי הניטרינו שהגיעו אל כדור הארץ יצר פרדוקסים ומחלוקות רבות בין החוקרים. אחת השאלות המרכזיות שהעסיקה את החוקרים היתה מדוע לא כל חלקיקי הניטרינו נקלטים בגלאים, ומה קורה עם החלקיקים שאינם נקלטים.

התשובה שהגיעה מעולם הפיזיקה הקוונטית לכך גרסה כי חלקיקי הניטרינו משנים את זהותם בין המקור שממנו הם נפלטים לבין כדור הארץ. “המודל הסטנדרטי, שתיאר את  הפעילות הפנימית והבסיסית ביותר של החומר, היה מוצלח. עם זאת, הוא חייב את הניטרינו להיות חסר מסה”, הסבירו נציגי ועדת הפרס. “התצפיות החדשות הראו בבירור כי המודל הסטנדרטי לא יכול להוות תיאוריה שלמה של כל המרכיבים הבסיסיים ביקום”.

קאג’יטה ומקדונלד פתרו את החידה באמצעות שתי קבוצות מחקר גדולות שהובילו והצליחו לגלות את המטמורפוזה שעוברים החלקיקים. בשנת 1998 הצליח קאג’יטה להראות באמצעות גלאי הענק Super-Kamiokande, שבו אלפי חיישנים, כי החלקיקים עוברים מטמורפוזה ומשנים את זהותם בדרכם לגלאי. החלקיקים שנלכדו בגלאי, כך התברר, נוצרו כריאקציה בין הקרניים הקוסמיות ובין האטמוספירה של כדור הארץ.

בינתיים חקרה קבוצה בראשותו של מקדונלד בקנדה, במסגרת פרויקט SNO (Sudbury Neutrino Observatory in Canada), את חלקיקי הניטרינו שמגיעים מהשמש. בשנת 2001 הראו גם הם כי חלקיקי הניטרינו משנים את זהותם במהלך תנועתם. מסקנתם היתה כי הניטרינו, שבמשך זמן רב נחשב לחסר מסה, חייב להיות בעל מסה. “זהו דבר בעל חשיבות פורצת דרך בתחום פיסיקת החלקיקים ובהבנת שלנו את היקום”, כתבו חברי ועדת הפרס.

מאז 1901 חולק פרס נובל לפיזיקה 108 פעמים וזכו בו 199 מדענים, מהם שתי נשים בלבד. 47 פעמים זכה בפרס מועמד אחד בלבד, והגיל הממוצע של חתני הפרס הוא 55. הזוכה הצעיר ביותר בפרס הוא לאורנס בראג, שהיה בן 25 כשזכה בפרס יחד עם אביו בשנת 1915.

בשנה שעברה זכו בפרס איסאמו אקסאקי, הירושי אמאנו ושוג’י נאקמורה מהאוניברסיטאות נגויה ביפן וקליפורניה בסנטה ברברה. השלושה זכו בפרס בזכות “המצאה של דיודות פולטות אור כחול, שאפשרה ליצור מקור אור בהיר וחסכון באנרגיה” – הטכנולוגיה שפיתחו אפשרה את ייצור נורות ה-LED שמפיצות אור בהיר ושינתה באופן דרמטי את צריכת האנרגיה בעולם לצורכי תאורה. ועדת הפרס הסבירה אז כי הנימוק במתן הפרס הוא התועלת הגדולה שהביאה המצאתם לאנושות.

ואולם, נדמה שהזכייה שהסעירה יותר את הקהילה המדעית בשנים האחרונות היא זו של 2013, שבה זכו בפרס פיטר היגס ופרנסואה אנגלר – הוגי ה”חלקיק האלוהי”. השניים, מומחים לפיזיקת החלקיקים, הגו כל אחד בנפרד את התיאוריה שקיבלה לימים את השם “מנגנון היגס” והסבירה את מקור המסה של חלקיקי יסוד. התיאוריה שלהם עוצבה כבר בשנות ה-60, אולם רק ביולי 2012 אוששה התיאוריה במרכז המחקר סרן (CERN) שבשווייץ והתגלה החלקיק החדש – “בוזון היגס”. הקהילה המדעית ראתה בכך סגירת מעגל, אך עם זאת הותירה טעם חמוץ בקרב החוקרים בסרן שערכו את הניסויים המורכבים במאיץ החלקיקים, ואיששו הלכה למעשה את קיומו של הבוזון היגס.

אתמול נפתח שבוע ההכרזה על חתני הפרס, עם ההכרזה על הזוכים בפרס בתחום הפיזיולוגיה והרפואה – שנחלק השנה בין שלושה חוקרים: ויליאם קמפבל מארה”ב, סטושי אומורה מיפן והחוקרת יויו טו מסין. השלושה זכו בפרס עבור גילוי תרופות לזיהומים ומחלות טפיליות מסוכנות ונפוצות, כמו “עיוורון הנהר”, פילריאסיס הלימפה ומלריה. הגילויים של החוקרים, כך על פי ועדת הפרס, הצילו את חייהם של מאות מיליוני בני אדם.

ההכרזות על זוכי הפרס יימשכו במהלך השבוע הקרוב: מחר יוכרזו חתני הפרס לכימיה לשנת 2015. ביום שישי יוכרזו זוכי פרס נובל לשלום, וביום שני הבא, 12 באוקטובר, יוכרזו זוכי הפרס בתחום הכלכלה. מועד ההכרזה על זוכה פרס נובל בספרות טרם פורסם. כמדי שנה, הפרס יוענק לזוכים בטקס חגיגי שיתקיים ב-10 בדצמבר – יום מותו של אלפרד נובל, מייסד הפרס.