הנייטרינו הוא אחד החלקיקים החמקמקים ביותר ביקום, שני רק לחומר האפל הסופר-מסתורי. הם משתתפים באינטראקציה הגרעינית החלשה ואחראים להיתוך גרעיני ולהתפרקות. בכל פעם שקורה משהו גרעיני, יש ניטרינו. למשל, ליבת השמש היא תגובת היתוך גרעיני ענקית, אז כמובן שהיא מייצרת די הרבה ניטרינו. מדענים אומרים שאם הייתם יכולים להרים את האגודל כלפי השמש, כ-60 מיליארד נייטרינו היו עוברים בציפורן האגודל שלכם בכל שנייה. אבל ניטרינו מקיימים אינטראקציה כל כך נדירה עם החומר, שלמרות שטריליונים וטריליונים מהם עוברים בגופך בכל שנייה, במהלך חייך המספר הכולל של הנייטרינים שיפגעו בגוף שלך הוא לא יותר מאחד.
הניטרינו הם כל כך רוח רפאים, שבמשך עשרות שנים הפיזיקאים הניחו שלחלקיקים אלה אין מסה כלל והם נעים ביקום במהירות האור. מחקרים אחרונים הוכיחו שהניטרינו מעטים, אבל הם חשובים. כמות המסה המדויקת היא נושא למחקר מדעי פעיל. ישנם שלושה סוגים של ניטרינו: נייטרינו אלקטרונים, נייטרינו מיאון ונייטרינו טאו. כל אחד מהם מעורב בסוגים שונים של תגובות גרעיניות, ולמרבה הצער, לכל שלושת סוגי הנייטרינו יש את היכולת המדהימה לשנות זהויות תוך כדי נסיעה.
למסת הניטרינו אין הסבר במודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים, התיאוריה הנוכחית והטובה ביותר שלנו לגבי אינטראקציות בסיסיות. אז פיזיקאים היו רוצים לעשות שני דברים: למדוד את המסות של שלושת סוגי הנייטרינים ולהבין מהיכן מגיעות המסות הללו. זה אומר שהם צריכים לערוך הרבה ניסויים.
ניסוי קמיוקנדה ביפן, למשל, איפשר לזהות נויטרינו שנפלטו מהסופרנובה 1987A. בשביל זה הם היו צריכים מיכל עם יותר מ-50 טון מים. מצפה הניטרינו IceCube באנטארקטיקה החליט להעלות את הרף. מצפה כוכבים זה מורכב מקילומטר מעוקב מוצק של קרח בקוטב הדרומי, עם עשרות מחרוזות של מקלטים בגודל של מגדל אייפל שקוע קילומטר לתוך הקרח. לאחר עשר שנות פעילות, IceCube זיהתה כמה מהניטרינו האנרגטיים בהיסטוריה ועשתה את הצעדים הראשונים לקראת מציאת מקורם.
מעניין גם:
- החלקיקים הראשונים ביקום נוצרו מחדש. התראת ספוילר: הם נראים מוזר
- פיזיקאים אוקראינים השתתפו בגילוי של חלקיק יסודי חדש - האורון
מדוע גם Kamiokande וגם IceCube משתמשים בכל כך הרבה מים? מדענים אומרים שפיסה גדולה של כמעט כל דבר יכולה להיות גלאי נייטרינו, אבל מים טהורים הם אידיאליים. כשאחד מטריליוני הנייטרינים העוברים במקום מתנגש במולקולת מים אקראית, הוא פולט הבזק אור קצר. המצפים מכילים מאות קולטני פוטו, וטוהר המים מאפשר לגלאים אלו לקבוע את כיוון, זווית ועוצמת ההבזק במדויק מאוד (אם במים היו זיהומים, היה קשה לשחזר מהיכן הגיע ההבזק בתוך המבט. כרך).
מחקרים אלו מתאימים לחיפושים אחר נייטרינו רגילים, "יומיומיים". אבל הנייטרינו האנרגטיים ביותר הם נדירים ביותר - והם המרתקים והמעניינים ביותר מכיוון שהם יכולים להיגרם רק על ידי אירועי הענק הגדולים ביותר ביקום.
לרוע המזל, כל הכוח של IceCube, לאחר עשור של תצפית, הצליח ללכוד רק קומץ מהנייטרינים החזקים האלה. הצוות ביוזמת ניסוי הניטרינו של האוקיינוס השקט (P-ONE) הציע להפוך חלק מבודד אך עצום מהאוקיינוס השקט לגלאי נייטרינו. ההנחה היא כי מחרוזות ארוכות באורך קילומטרים של גלאי פוטו יורדו לקרקעית האוקיינוס, עם צפים מחוברים אליהם, כך שהגלאים יעמדו אנכית במים, כמו אצות מכניות ענקיות.
נכון לעכשיו, עיצוב ה-P-ONE כולל שבעה אשכולות של 10 מיתרים, כל אחד מכיל 20 אלמנטים אופטיים. מדובר בסך הכל ב-1400 גלאי פוטו הצפים באוקיינוס השקט במרחק של מספר קילומטרים. כאשר הנייטרינו פוגעים במי האוקיינוס ומשמיעים הבזק קטן, הגלאים יוכלו לעקוב אחריהם.
אבל האוקיינוס השקט רחוק מלהיות נקי, עם מלח, פלנקטון וכל מיני פסולת דגים מרחפת מסביב. זה ישנה את התנהגות האור בין החוטים, ויקשה על מדידה מדויקת. לכן, המדענים ציינו כי הניסוי ידרוש כיול מתמיד כדי להתאים את כל המשתנים ולעקוב בצורה מהימנה אחר נויטרינו. עם זאת, צוות P-ONE עובד על זה וכבר מתכנן ליצור הדגמה קטנה יותר של שני זרמים כהוכחה לקונספט.
קרא גם:
- אסטרופיזיקאים התחקו לראשונה אחר המיזוג של כוכבי נויטרונים וחורים שחורים
- חלקיק היברידי שהתגלה לאחרונה יכול לחולל מהפכה בתחום האלקטרוניקה