ידענים: פיסיקה קוונטית

מאת 1 ביוני 2010 29 תגובות

גילוי מדעי הסטורי של 170 מדענים מ-33 אוניברסיטאות ב-12 מדינות: נצפה כנראה חלקיק הנויטרינו הראשון מסוג "טאו", המופיע בין מספר מיליארדים של מיליארדים של חלקיקי נויטרינו מסוג "מיו" שנשלחו מ-CERN

האקדח המעשן: שרשרת ההתרחשויות בעקבות הגעת הניוטרינו מסוג טאו

האקדח המעשן: שרשרת ההתרחשויות בעקבות הגעת הניוטרינו מסוג טאו

הגילוי – מניסוי OPERA במעבדה התת קרקעית "גרן ססו" שבאיטליה; חוקר הטכניון: "עכשיו התאורטיקנים צריכים לחשוב מחדש על יסודות תיאורטיים של מבנה היקום והניסיונאים צריכים להתמיד בניסיונות כדי לאמת את התגלית הזו או לפסול אותה".

גילוי מדעי הסטורי של ניסוי "אופרה", הממוקם במעבדה תת-קרקעית מתחת להר "גרן ססו" באיטליה: 170 חוקרים מ-33 מוסדות ב-12 מדינות, גילו לאחר שבע שנים של ניסוי כי אחד מתוך המיליארדים הרבים של מיואון-נויטרינו שנוצרו באלומת CNGS שבקומפלקס מאיצי CERN הפך לכאורה את עורו לנויטרינו טאו והוא נצפה באמצעות מתקן הניסוי OPERA. המדענים אומרים כי זו תוצאה בעלת חשיבות מדעית הסטורית. צפייה במספר אירועים נוספים של נויטרינו-טאו בתוך כמות אדירה של אינטראקציות רגילות של נויטרינו-מיו תהווה הוכחה לה המתינו זה זמן רב – להפיכה ישירה של סוג של נויטרינו לסוג אחר: התופעה המכונה "תנודות נויטרינו".

פרופסור יעקב גולדברג מהפקולטה לפיסיקה בטכניון, אחד ממשתתפי הניסוי, מסביר: "בתחילת המאה העשרים גילו מדענים את תופעת הרדיואקטיביות. יש שלושה סוגים של חומרים רדיואקטיביים – אלפא, בטא וגמא. בטא זוהה כתופעה של פליטת אלקטרון וחוקי שימור האנרגיה הובילו להשערה שיש שם חלקיק נוסף אשר נפלט, לא טעון חשמל ובעל מסה קטנה יותר מכל מסה שהצליחו למדוד עד אז. הוא כונה נויטרינו. באמצע המאה העשרים הוכיחו מדענים את קיומו בטבע באופן ניסיוני, ועד כה כל הניסיונות למדוד מסה נתנו תשובה (בהתחשב בשגיאות המדידה) – אפס. תופעות שונות בטבע, אשר אובחנו ב-15 השנים האחרונות, הביאו להשערה שהמסה אינה אפס ונסיון "אופרה" תוכנן, הוקם והופעל כדי למדוד את המסה בדיוק רב, הרבה יותר ממה שנמדד עד כה. עתה התברר שהמסה אכן אינה אפס ("קרוב לודאי", מסתייגים החוקרים)".

בתמונה המצורפת נראים עקבות של חלקיקים טעוני חשמל בגלאי שהוא הליבה של ניסוי "אופרה". מאיץ CERN בג'נבה, המרוחק 730 קילומטרים מ"אופרה", פולט כל 20 שניות כמות אדירה של חלקיקי נויטרינו (אלפי מיליארדים) אשר מכוונים להגיע ל"אופרה". היא ממוקמת מתחת להר גרנד ססו באיטליה, 3000 מטרים מתחת להר, בצד מינהרה שהוקמה לכביש המהיר המחבר את מערב איטליה עם מזרחה. בגלל מיקומה, המעבדה מוגנת מכל קרינה שמקורה בחלל.

בתמונה לא נראה הנויטרינו, כי הוא לא טעון חשמל (הגלאי הזה יכול לגלות רק חלקיקים טעונים). לכן מגלים את הנויטרינו דרך מוצרי האינטראקציה שלו בחומר. הנויטרינו, הנראה כנקודה צהובה בצד השמאלי של התמונה, הגיע מ-CERN. בנקודה הצהובה הוא פגע בגרעין של חומר ויצאו משם שבעה חלקיקים. אחד מהם, האדום, קצר מאוד. זה סוג אלקטרון בשם טאו שהתגלה בשנת 1975 ותוחלת החיים שלו קצרה ביותר. לכן, אחרי תוואי קצר מאוד, הוא מתפרק לחלקיק ארוך (daughter) ועוד שני פוטונים. 2g נוצר כאינטראקציה של פוטון, המתממש בצורה של שני אלקטרונים. 1g הוא גם כן מימוש של פוטון, קצר יותר מזה של 2g. "החלקיק האדום הקצר מאד, המתפרק לשלושת הדברים הללו, מאפשר לנו לשער בוודאות של 98% (שעוד תשופר בעתיד) שהקו האדום הקצר הוא חלקיק טאו, אשר נוצר על ידי נויטרינו מסוג טאו (נויטריו מסוג אחר לא יכול ליצור חלקיק טאו)", אומר פרופסור גולדברג. "כיון שמתקן CERN פולט רק נויטרינו מסוג "מיו", אנו מאמינים שמצאנו דוגמא של נויטריו אשר נפלט בCERN- כנויטרינו מסוג מיו, הפך את זהותו בדרך ונעשה נויטרינו מסוג טאו. וזה אפשרי רק אם המסה אינה אפס. זהו גילוי אדיר, שכן היום כל התיאוריה אשר מסבירה את היקום בפיסיקה ואסטרופיסיקה מבוססת על הנחת יסוד, שהמסה היא אפס מתמטי. עכשיו התאורטיקנים צריכים לחשוב מחדש על יסודות תיאורטיים של מבנה היקום והניסיונאים צריכים להתמיד בניסיונות כדי לאמת את התגלית הזו או לפסול אותה".

חנוכת הניסוי היתה בשנת 2006, כשהנויטרינים הרגילים הראשונים נצפו אחרי שעברו מרחק 730 ק"מ מ-CERN בפסק זמן של כ-2.4 אלפיות שניה, במהירות האור. לאחר מכן התחיל חיפוש מושקע ביותר למציאת האות המזערי מאוד והמיוחד מאוד הנובע מנויטרינו-טאו.

OPERA מבצעת את משימתה באמצעות הלב שלה המורכב מיותר מ-150,000 יחידות קטנות המכונות "לבנים" במסה כוללת של 1250 טון. כל לבנה מתפקדת כמצלמת צילום משוכללת. הודות ללבנים הללו, שבנויות מכריך רב שכבתי של לוחות עופרת וסרט צילום מיוחד, מדעני OPERA יכולים לחשוף כל פרטי אינטראקציות הנויטריני בעזרת מדידה מדויקת של החלקיקים הנוצרים באינטראקציות בתוך הלבנים של הנויטרינים הבאים מ-CERN.

OPERA תוכננה, נבנתה, מופעלת ומנוהלת ע"י צוות גדול של מדענים מרחבי העולם: בלגיה, קרואטיה, צרפת, גרמניה, ישראל, איטליה, יפן, קוראה, רוסיה, שוייץ, טוניסיה וטורקיה.

29 תגובות ל “גילוי מדעי הסטורי: נצפה כנראה חלקיק הנויטרינו הראשון מסוג "טאו"”

  1. רעות

    אחלה כתבה, וכתובה טוב. חן חן על הפרסום.

  2. אריה מלמד-כץ

    כן, הכתבה אכן מסבירה את מהלך הניסוי בפירוט. הכותרת הפריעה לי ולכן הערתי.

    אני מסכים שיש חשיבות לבדיקה מדויקת של אופי תנודות הנייטרינו, אבל אני עדיין סבור שבמבט היסטורי זה לא הניסוי המרכזי בחקר הנייטרינו. הניסוי הקנדי SNO והניסויים היפניים סופר-קמיוקנדה ו-KamLAND היו לדעתי חשובים יותר משום שהם סיפקו ראיות ראשונות לאותן תנודות.

  3. מיכאל רוטשילד

    אריה:
    אמנם הכותרת מטעה אבל התוכן מספר בדיוק מה קרה ומדוע זה חשוב.
    היתרון של הניסוי הזה על מה שנצפה בעבר הוא בעובדה שמדובר בניסוי מבוקר שבו ידעו בדיוק איזה ניוטרינו מייצרים והראו שהניוטרינו באמת הפך את עורו.

הוספת תגובה

  • (will not be published)