לפיזיקאי מאילינוי טק ומעבדת פרמי יש חלק בממצאים פורצי דרך בחיפוש אחר חלקיקי נייטרינו חדשים ביקום
פרופסור חבר לפיזיקה ברייס ליטלג’ון עבד במחקר רב שנתי במעבדת המאיץ הלאומי פרמי בחיפוש אחר הוכחה מצולמת לקיומו של נייטרינו “עקר” רביעי.
פרופסור חבר לפיזיקה ברייס ליטלג’ון מהמכון הטכנולוגי של אילינוי הוא חלק מצוות בינ”ל של מדענים שהנחית מכה על תיאוריה פופולרית שלפיה קיים נייטרינו “עקר” רביעי. התוצאות של המחקר פורץ הדרך פורסמו היום במעבדת המאיץ הלאומי פרמי (פרמילאב).
חלקיקי נייטרינו, שמגיעים בשלושה “טעמים” ידועים, קטנים מאטומים והם מאבני הבניין היסודיות הכי נפוצות ביקום. במשך עשרות שנים מדענים חיפשו הסבר לאינדיקציות בלתי צפויות שנייטרינו מחליפים טעמים בין המקום בו הם נוצרים והמקום בו הם מתגלים. תיאוריה פופולרית שמסבירה את התוצאה הזאת מניחה שקיים נייטרינו “עקר” רביעי שלא התגלה שדומה לרוח רפאים אפילו יותר משלושת הטעמים הידועים. הממצאים היום מניסויים שנערכו על ידי MicroBooNE, גלאי נייטרינו חזק שנבנה בפרמילאב כדי להבין טוב יותר אינטראקציות של נייטרינו, מנחיתים מכה חזקה על התיאוריה הזאת.
MicroBooNE הוא כמו “מצלמה דיגיטלית ענקית שמצלמת תמונות דיגיטליות מדויקות בקנה מידה מילימטרי של אינטראקציות בין חלקיקי נייטרינו בתוך המצלמה”, אומר ליטלג’ון. הוא משתמש בחיישני אור מיוחדים וביותר מ-8,000 תילים מחוברים כדי ללכוד אינטראקציות בין חלקיקי נייטרינו. ליטלג’ון, שעובד בפרויקט הזה מ-2012, ארגן את ההתקנה של המערכות האלקטרוניות של הגלאי המשמשות להפעלת התילים האלה וקריאת נתונים מהגלאי. בהיותו היו”ר של קבוצת התנודות, הוא אחראי גם על קבוצת הניתוח שהפיקה את התוצאות החדשות שדווחו. יותר ממאתיים חוקרים מ-36 מכונים בחמש מדינות היו מעורבים בסיוע ל-MicroBooNE להשיג את התגלית האחרונה הזאת.
קבוצת המחקר של ליטלג’ון באילינוי טק השתמשה בבינה מלאכותית ולמידת מכונה עמוקה כדי לעבד את התמונות של MicroBooNE וליצור תרשימים המפרטים את המסלולים והזהויות של תוצרי האינטראקציות בין הנייטרינו. התמונות והכלים האלה מאפשרים לחוקרים להבדיל בין אלקטרונים ופוטונים בתמונות של MicroBooNE, מידע קריטי שהיה חסר בניסויים קודמים.
“אם בניסויים קודמים צדקו בכך שראו רמזים לנייטרינו עקרים, היינו צריכים לראות משהו חדש ומשוגע, אבל לא ראינו שם דבר חדש ומשוגע עד כה”, אומר ליטלג’ון. “או שהנייטרינו החדש הזה לא יכול להיות שם או שהוא נראה שונה ממה שאנשים ציפו”.
למרות שבנתונים לא התגלתה הוכחה לקיומו של נייטרינו רביעי, זה עדיין לא מסביר את האנומליות שהופיעו בניסויים קודמים של פיזיקת נייטרינו. החוקרים של MicroBooNE יבצעו ניתוחי המשך עם נתונים נוספים שיבדקו סוגים שונים של פיזיקה חדשה שמרחיקים מעבר למודל הסטנדרטי ובשנה הבאה הגלאים החדשים עם דיוק גבוה יותר SBND ו-ICARUS יתחילו לפעול בפרמילאב כדי לשפר עוד את המחקר של MicroBooNE.
“אנחנו יודעים שפיזיקה חדשה צריכה להיות אי שם. אחרת, לדוגמה, לא היינו רואים את כל הראיות האלה המצביעות על קיומו של החומר האפל”, אומר ליטלג’ון. “חייב להיות קשר בין החומר האפל שאנו רואים ביקום וסוגים חדשים ומוזרים של חלקיקים שאנו יכולים להפיק במעבדות פיזיקה עתירות אנרגיה כאן בכדור הארץ”.
