חוקרים בדקו את קרינת הרקע של חלקיקי הנויטרינו, שבדומה לקרינת הרקע הקוסמית, מקורה במפץ הגדול
physicsweb
קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/neutrino190605.html
אסטרופיזיקאים גילו עדויות לשינויים קלים בקרינת הרקע של חלקיקי הנויטרינו, שנותרה מהמפץ הגדול. רוברטו טרוטה (Trotta) מאוניברסיטת אוקספורד ואלסנדרו מלכיורי (Melchiorri) מאוניברסיטת לה ספיאנזה ברומא אומרים, כי ממצאיהם עקביים עם המודלים הסטנדרטים בתחומי הקוסמולוגיה ופיזיקה של חלקיקים אלמנטריים. המאמר שלהם, שפורסם ב-arxiv.org בדצמבר, קיבל אישור לפרסום בכתב העת Physical Review Letters (astro-ph/0412066).
בדומה לקרינת הרקע הקוסמית שעשויה מפוטונים מתקופת הילדות של היקום, קרינת הרקע של הנויטרינו מורכבת מנויטרינו, שמקורם בזמן קצר לאחר המפץ הגדול. בשורה של ניסויים בעשור האחרון מדדו אסטרופיזיקאים את חוסר האיזוטרופיה (אחידות לכל הכיוונים, ד.א) של קרינת הרקע הקוסמית בדיוק הולך וגובר. מדובר בתנודות קלות בטמפרטורת הקרינה באזורים שונים בשמיים. מדידות אלה סיפקו את המידע המעודכן ביותר עד כה בנוגע לגילו והרכבו של היקום.
עם זאת, קיים קושי רב יותר לגלות את חלקיקי הנויטרינו. זאת הסיבה למידע המועט בנוגע לקרינת הרקע של הנוטרינו. טרוטה ומלכיורי התבססו על מדידות של קרינת הרקע הקוסמית ותצפיות אסטרופיזיקליות אחרות כדי למצוא ראיות לתנודות בקרינת הרקע של הנויטרינו.
תיאורטיקנים חזו כי על קרינת הרקע של הנויטרינו להכיל כמאה וחמישים חלקיקי נויטרינו לסנטימטר מעוקב ושהטמפרטורה שלהם תתגלה בסביבות שתי מעלות קלווין. יתרה מזאת, בדומה לקרינת הרקע הקוסמית, גם קרינת הנויטרינו תהיה לא איזוטרופית. בשני המקרים חוסר האיזוטרופיה משקף את השינויים הקלים באופן פיזורו של החומר בימיו הראשונים של היקום. השינויים הללו בסופו של דבר גרמו להתפתחותם של המבנים הענקיים ביקום שאנו רואים כיום – מבנים של גלקסיות וצבירי גלקסיות.
טרוטה ומלכיורי נעזרו בעובדה שלתנודות בקרינת הנויטרינו יש השפעה עקיפה על קרינת הרקע הקוסמית, כיוון שהם מערערים את הפוטנציאל הכבידתי ביקום הקדום, מה שבתורו גורם לשינויים באנרגיה ובטמפרטורה של הפוטונים בתחום קרינת המיקרו בעודם נעים ביקום.
ניתן לתאר את חוסר האיזוטרופיה בנויטרינו בעזרת פרמטר הצמיגות (viscosity), הקושר בין מהירות הנויטרינו וחוסר האיזוטרופיה בקרינת הרקע. מדידות קפדניות של לווין ה-WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) ומחקר ה-SDSS (Sloan Digital Sky Survey) סיפקו לטרוטה ומלכיורי ראיות לפרמטר צמיגות, שגודלו שונה מאפס. כאשר ערכו של הפרמטר הוא אפס, קרינת הרקע של הנויטרינו אינה מכילה תנודות.
"נדהמנו מהיכולת לקבל את התוצאות הללו בעזרת המידע שזמין לנו כיום, וכמונו נדהמו גם מומחים שדיברנו עמם," אומר טרוטה, הפועל גם באוניברסיטת ג'נבה והחברה המלכותית לאסטרונומיה בבריטניה. "זוהי הוכחה ניצחת לאיכות הגבוהה במיוחד של המדידות הקוסמולוגיות הנוכחיות, שמאפשרות לנו לחקור השפעות כה עדינות."
טרוטה ומלכיורי מתכננים כעת לחקור את חוסר האיזוטרופיה בקרינת הרקע של הנויטרינו יותר לעומק.
תרגום: דיקלה אורן
הכתבה ב-physicsweb
ידען האסטרופיזיקה – ראשית היקום
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~190356891~~~60&SiteName=hayadan
