חלקיקי ניטרינו מן החלל הרחוק מבשרים על סוג חדש של אסטרונומיה
זוהר כוכבי הלילה נושא עמו חדשות מן הקצוות הרחוקים של הקוסמוס. כשאור הכוכבים מגיע אל הטלסקופים הוא מספר לאסטרונומים על התהליכים המוזרים והמופלאים של היקום. אבל האור אינו מסוגל לספר את הסיפור כולו. לעתים קרובות הוא חושף אך ורק את הזוהר החיצוני של העצמים בחלל. כדי להיטיב להבין מה מתרחש בליבותיהם של עצמים אסטרו-פיזיקליים רבי עוצמה, מדענים חוקרים חלקיקים אחרים המסוגלים לספר ממקור ראשון על האירועים הקיצוניים ששיגרו אותם אל החלל במהירויות אדירות. כעת נפתחת חזית מחקר חדשה ומבטיחה, שעשויה להמריץ את החקירות האלה.
במשך יותר ממאה שנה, מדענים לוכדים חלקיקים המוכרים בשם “קרניים קוֹסְמִיות” כדי לאסוף רמזים על המתרחש ביקום. הקרניים הקוסמיות מורכבות מחלקיקים טעונים (בעיקר פרוטונים) שנפלטו בהתפרצויות קוסמיות. לכמה מהם יש אנרגיה דומה לכדור טניס שהוגש במהירות של 145 קמ”ש. למרבה הצער אי אפשר לשחזר את מקורם של החלקיקים האלה בשמים. שדות מגנטיים מסחררים חלקיקים טעונים כאלה בדרכם אל כדור הארץ ומעקמים את מסלוליהם ללולאות.
חלקיקי הניטרינו הקלים והניטרליים מבחינה חשמלית אינם מושפעים מכך. הם ידועים בחמקמקותם: ניטרינו יכול להגיח בדיוק כפי שנוצר ממרכזה של התפוצצות אלימה, לחצות בקו ישר את היקום ולעבור ללא פגע באטמוספרה של כדור הארץ. בזכות התכונות האלה חלקיקי הניטרינו הם שליחים מצוינים של מידע אסטרונומי. הקושי הוא ללכוד אותם בהגיעם.
מדענים בנו אפוא גלאי ניטרינו ענק, ששמו אייס-קיוב (IceCube), בעומק של יותר מקילומטר וחצי מתחת לפני הקרח של אנטארקטיקה, בתקווה ללכוד ברשתו את חלקיקי הניטרינו האסטרונומיים האלה. בראשית 2013 הכריז פרויקט אייס-קיוב על מציאתם של 28 חלקיקי ניטרינו שהאנרגיה הגבוהה שלהם מעידה ללא ספק שהם הגיעו מחוץ למערכת השמש. שניים מן החלקיקים האלה, שזכו להבלטה במאמר שהתפרסם ביולי 2013 בכתב העת Physical Review Letters, הם בעלי אנרגיה גבוהה כל כך, פי כמה מאות מן האנרגיה של החלקיקים במאיץ ההדרונים הגדול (LHC), עד שהאסטרונומים העניקו להם שמות חיבה: אריק ובנץ (באנגלית, אֶרְני ובֶּרט, השמות המקוריים של שתי הדמויות בסדרת הטלוויזיה “רחוב סומסום”).
אבל בינתיים רבות ההשערות העוסקות במקורם של חלקיקי הניטרינו האלה. הם הגיחו, אולי, מהתפרצויות של קרני גמא, אירועים קיצוניים, קצרים ומסתוריים המבליחים מדי פעם כעצמים הזוהרים ביותר ביקום, אולי מגלי הלם שמשדרים כוכבים מתפוצצים או אולי מ”בְּלַאזַארים” (blazars), סילוני האנרגיה שמשגרים חורים שחורים בעלי מסת-על. ואולי אריק ובנץ הם תוצרים של חומר אפל, החומר הבלתי מזוהה המספק את רוב המסה של היקום, ואולי הם בכלל רמז לתופעות אקזוטיות אף יותר.
למען האמת, מדענים אינם יכולים להסיק הרבה מ-28 חלקיקים בלבד. עד כה, נראה שחלקיקי הניטרינו עתירי האנרגיה אינם מורים על מקור מסוים ביקום, מה שהיה עשוי לסייע למדענים. “כולם בגדר קוראים בקפה,” אומר פרנסיס הלזן, מנהל מרכז אייס-קיוב לאסטרופיזיקה חלקיקית באוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון. אבל מכיוון שאייס-קיוב צפוי לפעול לפחות עשר שנים, עידן אסטרונומיית החלקיקים רק בחיתוליו.
הכתבה פורסמה באישור סיינטיפיק אמריקן ישראל
עוד בנושא באתר הידען:
