מיכל לוינשטיין, האגודה הישראלית לאסטרונומיה
קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/yekum250605.html
חלקיקי נייטרינו הם חלקיקים זעירים המסוגלים לחדור דרך מרכז כדור הארץ בלי להשאיר אפילו לחישה. מדי שנייה ביליונים מהם יורדים ב”גשם” למטה ולמעלה מהחלל החיצון.
כמה מרוחות הרפאים הקוסמיות הללו היו נוכחות בשניות הראשונות להיווצרות היקום. כעת לראשונה, נצפו תנודות בצפיפות בחלקיקי הנייטרינו העתיקים ביותר.
“אנו יודעים שיש אוקיאנוס של נייטרינו שם בחוץ, אך מה שהוכחנו הוא שישנן אדוות בתוכו” אומר רוברטו טרוטה (Roberto Trotta) מאוניברסיטת אוקספורד. הגילוי מספק אישור נוסף לתמונה הקוסמולוגית הסטנדרטית, כמו תיאוריית החלקיקים הבסיסית.
חלקיקי נייטרינו הם חלקיקים תת-אטומיים חסרי מטען חשמלי ובעלי מסה זעירה. קשה ביותר ללמוד אודותיהם, כיוון שהם יוצרים אינטראקציות עם שאר העולם לעיתים נדירות מאד.
לפי התיאוריה הסטנדרטית, חלקיקי נייטרינו נוצרו במספרים אדירים במפץ הגדול (Bog Bang). אלה הנקראים “background” neutrinos עיין קיימים: 2,500 מהם מאכלסים כל אינץ' מעוקב ביקום.
טרוטה ואלסנדרו מלצ'יורי (Alessandro Melchiorri) מאוניברסיטת לה ספיאנזה ברומא מצאו הוכחות בעברו הקדום של היקום לקמטים ברקע הנייטרינו. “מציאת חלקיקי הנייטרינו שהיו נוכחים במפץ הגדול הייתה כמו 'הגביע הקדוש' לקוסמולוגיה” אומר סקוט דודלדסון (Scott Dodelson) מקבוצת האסטרופיסיקאים התיאורטיקנים ב-Fermilab. ” זו חתיכה נוספת להוכחה לא ישירה”.
בנוסף לתמיכה בתיאוריית המפץ הגדול, האדוות מספקות מבחן ייחודי לפיסיקת הנייטרינו.
טרף חמקמק
כדי לגלות חלקיקי נייטרינו בודדים, משתמשים המדענים בגלאים אדירים העשויים לפעמים ממים או קרח. ביליוני חלקיקים עוברים דרך מלכודות חלקיקים אלה ללא הפרעה, אך לעיתים נתקע הטרף החמקמק ונלכד.
חלקיקי הנייטרינו המתגלים בדרך זו – המגיעים מהשמש, או מהקרינה הקוסמית, או מהתפוצצויות רחוקות – הם בעלי אנרגיה גבוהה פי מיליונים משאר חלקיקי הנייטרינו הנמצאים ברקע. השאר איבדו את רוב האנרגיה שלהם בזמן שהיקום התפשט והתקרר ולכן לא ניתן לגלות אותם בשום גלאי.
לכן חיפשו טרוטה ומלצ'יורי אחר האפקט שמשאירים חלקיקי הרקע על שריד אחר של היקום הקדום – קרינת הרקע הקוסמית.
אדוות וגושים
קרינת הרקע הקוסמית היא מעין תמונה של היקום כפי שהיה 380,000 שנה לאחר המפץ הגדול – משעמם למדי, ללא גלקסיות או כוכבים – עם תנודות מזעריות בצפיפות החומר (1 ל-100,000).
ההתאגדויות (הגושים) הטביעו את חותמן בשינויי טמפרטורה בקרינת הרקע הקוסמית. אור הנפלט מגוש צפוף יופיע – לאחר מסע של ביליוני שנות אור – ככתם חם בתוך קרינת הרקע. אסטרונומים הכינו מפה מפורטת של כתמים כאלה באמצעות Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)של נאס”א בשנת 2003.
למרות שגושי החומר היו קטנים בתחילה, גרמה הכבידה במשך הזמן להיקרשותם עד כדי יצירת צבירי גלקסיות, שמשות וכל מה שביניהן.
חלקיקי נייטרינו הם שחקן קטן יחסית בחלק זה של הסיפור, כיוון שהם יוצרים אינטראקציות עם חומר לעיתים נדירות. אבל במשותף, הגרירה הכבידתית של האדוות יכולה להשפיע על הגושים. “חלקיקי נייטרינו אינם יכולים 'לדבר' עם חומר או פוטונים ישירות, אך הם יכולים להשפיע על קרינת הרקע הקוסמית באמצעות כבידתם” אומר דודלסון.
טרוטה ומלצ'יורי הראו שישנן הוכחות לאדוות נייטרינו בנתוני קרינת הרקע הקוסמית. באופן בסיסי, צפיפות הנייטרינו נוטה להיות חלקה – לכן תנודות לא נותרות זמן רב. “כשקמטי נייטרינו מגוהצים” אומר טרוטה “הם נגררים לתוך החומר ומגדילים ע”י כך באופן אפקטיבי את כמות הגושים הקטנים.”
מגדול מאד לקטן מאד
גילוי האדוות יוצר קונפליקט עם תיאוריות המנבאות אינטראקציות מסוימות של נייטרינו שלא נמצאות במודל הסטנדרטי של פיסיקת החלקיקים. תיאוריות אלה צופות צפיפות חלקה יותר של הנייטרינו כתוצאה מהאינטראקציות הנוספות. במידה ניכרת, האדוות – שהיו בזמנו בגודל 100,000 שנות אור – מספרות לנו משהו דווקא לגבי הפיסיקה בסדרי גודל קטנים יותר מאטום.
“אנו משתמשים ביקום כולו כניסוי פיסיקלי בחלקיקים” אומר טרוטה. שהוסיף כי מדידת אדוות הנייטרינו היא הדרך הטובה ביותר כיום לחקור תחום זה בפיסיקת הנייטרינו. המחקר עומד להתפרסם במגזין Physical Review Letters.
לידיעה בנושא בספייס.קום
האגודה הישראלית לאסטרונומיה
ידען אסטרופיסיקה 1 – היקום
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~172612094~~~60&SiteName=hayadan
