היפר-גרעינים הם גרעיני אטומים, הכוללים לא רק פרוטונים ונויטרונים כי אם גם חלקיקים נדירים הנקראים היפרונים. כ-100,000 נוצרו בניסוי שנקרא FINUDA, שנערך במאיץ דפני במעבדה הלאומית בפרצקטי.
מגי מק'קי , New Scientist (תרגום: דיקלה אורן)
ניסוי חדש בתחום הפיסיקה של חלקיקים יצר "היפר-גרעינים" בשלושה חודשים הראשונים להרצתו בכמות גדולה מאשר כל היפר-הגרעינים שנוצרו מאז גילויו של החלקיק האקזוטי לפני 50 שנה. מדענים הודיעו על ההישג ביום שישי בפגישה בבורמיו, איטליה.
היפר-גרעינים הם גרעיני אטומים, הכוללים לא רק פרוטונים ונויטרונים כי אם גם חלקיקים נדירים הנקראים היפרונים. כ-100,000 נוצרו בניסוי שנקרא FINUDA, שנערך במאיץ דפני במעבדה הלאומית בפרצקטי.
זמן חייהם של היפר-הגרעינים קצר במיוחד, פחות ממיליארדית השנייה. ואולם, מדענים מקווים שהם יסייעו בחקר הכוח הגרעיני החלש, אחד מארבעת הכוחות היסודיים בטבע, ובחקר רגעיו הראשונים של היקום.
ניסוי ה-FINUDA הניב עד כה שלושים וחמישה סוגים של היפר-גרעינים, המוכרים למדע. בחודשים הקרובים מדענים מקווים ליצור היפר-גרעינים חדשים לגמרי, כגון המימן-7-למבדה, המורכב מפרוטון, חמישה נויטרונים וחלקיק למבדה אקזוטי אחד, היפרון הכולל קווארק מוזר (strange quark) . בדרך כלל אטום המימן מכיל אפס, אחד או שני נויטרונים, אולם חלקיק הלמבדה המסיבי מאפשר לגרעין לקשור אליו נויטרונים נוספים.
"שורר קונצנזוס כללי בנוגע לעובדה כי קווארקים מוזרים נוצרו בכמויות גדולות במפץ הגדול," אומר דובר FINUDA והפיסיקאי הגרעיני טוליו ברסני. "אם נראה, שאטומים כגון המימן-7-למבדה, הם יציבים, נתקרב לתשובות לשאלות לגבי טיבו של החומר הגרעיני ביקום הקדום."
היפר-גרעינים נוצרים בשכיחות נמוכה מאוד בטבע, כאשר קרינה קוסמית פוגעת בגרעין בכדור הארץ בתנאים המתאימים. "זה כמו לנסות לדוג דג נדיר," אמר ברסני ל-New Scientist. המאיץ, לעומת זאת, מעניק אספקה קבועה של היפר-גרעינים.
ניסוי ה-FINUDA הפיק יותר היפר-גרעינים מניסויים אחרים ברחבי העולם, כיוון שהגלאים שלו תוכננו במיוחד לייצור וחקר היפר-הגרעינים.
ואולם, יצירת היפר-גרעינים היא תהליך קשה ורב-שלבי, בו חוקרים מחליפים נויטרון או פרוטון בגרעין בחלקיק למבדה. "אין זו משימה קלה," אומר פיטר מאיירס, פיסיקאי גרעין באוניברסיטת פרינסטון, ניו ג'רזי, ארצות הברית. "עליך ליצור את החלקיק האקזוטי, להחדיר אותו לגרעין, לוודא שהוא נשאר שם ולדעת שכל זה קרה."
ראשית החוקרים גורמים לאלקטרון ולאנטי-חלקיק שלו הפוזיטרון להתנגש. כך נוצר חלקיק אלמנטרי במשקל בינוני, שנקרא מזון פי. לאחר מכן הוא מתפרק לקאונים טעונים. הקאונים הטעונים נזרקים לעבר מטרות בעובי נייר של ליתיום, פחמן, ונדיום או אלומיניום, והיפר-גרעינים נוצרים.
החוקרים יודעים מתי נוצר היפר-גרעין, כאשר הם מודדים את האנרגייה של אחד מתוצרי ההתפרקות שלו, חלקיק טעון שלילית הנקרא פיון.
