שני חוקרים שגילו בנפרד שלניטרינו יש מסה זכו בפרס נובל לפיזיקה

עבור פיזיקת החלקיקים זו היתה תגלית הסטורית. המודל הסטנדרטי של המנוע הפנימי ביותר של החומר פועל בהצלחה, ושרד את כל האתגרים הניסויים במשך למעלה מעשרים שנה, אבל ייתכן שהמודל מכסה רק חלק מהתמונה של היקום

תגלית בסיסית באסטרופיזיקה זיכתה את מגליה בפרס נובל. פרס נובל לפיזיקה לשנת 2015 הוענק במשותף לטקאקי
קאג’יטה מיפן וארתור מקדונלד מקנדה, עבור התרומה שלהם בעריכת ניסויים שהמחישו כי חלקיקי ניטרינו משנים זהות. שינוי זה דורש שחלקיקי הניטרינו תהיה מסה. התגלית שינתה את ההבנה שלנו אודות הפעולה הבסיסית ביותר של החומר והיא עשויה להיות חיונית להבנתנו את היקום.

במהלך השנים היו לא מעט הצעות לפתרון החידה – כיצד נוצרים חלקיקי ניטרינו בשמש. אחת מהן היתה שהם משנים זהות. לפי המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים ישנם שלוש סוגים של ניטרינו – אלקטרו-ניטרינו, מיואון-ניטרינו וטאו-ניטרינו לכל סוג ניוטרינו יש חלקיק מקביל טעון חשמלית – האלקטרון וקרוביו הכבדים וקצרי החיים המיואון והטאו. השמש מייצרת רק אלקטרון-ניטרינו, אך אם הם מחליפים זהות והופכים למיואון-ניטרינו או לטאו ניוטרינו, חידת ההעלמות של האלקטרון-ניוטרינו מהשמש תיפתר.

בסביבות שנת 1990 הציג קאג’יטה תגלית לפיה חלקיקי ניטרינו באטמוספירה מחליפים בין שתי זהויות בדרכם לגלאי קאמיוקנדה ביפן.

בינתיים, קבוצת חוקרים בקנדה בראשותו של ארתור מקדונלד הצליחו להראות כי הניוטרינו מהשמש לא נעלמים בדרכם לכדור הארץ. תחת זאת הם פשוט נקלטים בזהות אחרת כאשר הם מגיעים למצפה הניטרינו סאדברי.
חידת הניטרינו שהפיזיקאים נאבקו בה במשך עשרות שנים נפתרה. בהשוואה לחישובים התיאורטיים של מספר חלקיקי הניטרינו, עד כשני שלישים מהניטרינו היו חסרים בתצפית שבוצעה על כדור הארץ. כעת שני הניסויים הללו גילו כי החלקיקים הללו לא נעלמים אלא פשוט משנים זהות. התגלית הובילה למסקנות מרחיקות לכת לפיהם הניטרינו, שבמשך שנים רבות נחשבו לחסרי מסה, חייבים שתהיה להם מסה, אפילו קטנה מאוד.

עבור פיזיקת החלקיקים זו היתה תגלית היסטורית. המודל הסטנדרטי של המנוע הפנימי ביותר של החומר פועל בהצלחה, ושרד את כל האתגרים הניסויים במשך למעלה מעשרים שנה. ואולם מכיוון שהניטרינו חייבים להיות בעלי מסה, התצפיות החדשות הראו כי המודל הסטנדרטי לא יכול להוות תיאוריה מלאה המכסה את כל החלקיקים הבסיסיים ביקום.
הנייטרינו, הקשה לגילוי עקב העדר המטען החשמלי, הם החלקיק השני בתפוצתו ביקום אחרי הפוטונים – חלקיקי האור. כדור הארץ מופגז באלפי מיליארדים מהם החולפים בין היתר גם דרך גופינו מבלי להגיע למגע עם החומר.

מרבית חלקיקי הנייטרינו נוצרו בריאקציות בין הקרינה הקוסמית לבין אטמוספירת כדור הארץ. אחרים מיוצרים בריאקציות הגרעיניות בתוך השמש. כמעט שום דבר לא עוצר את מסעם. הנייטרינו הם אחד החלקיקים היסודיים החמקמקים ביותר.
כעת נמשכים הניסויים ברחבי העולם במטרה ללכוד ניוטרינו וללמוד את תכונותיהם. תגליות חדשות אודות הסודות העמוקים ביותר צפויות לשנות את ההבנה שלנו אודות ההסטוריה, המבנה, וגורלו העתידי של היקום.

עוד בנושא באתר הידען:

• מדע על הקרח
• מגדלורי רפאים של פיזיקה חדשה
• חידת החומר האפל