גילוי מדעי הסטורי: נצפה כנראה חלקיק הנויטרינו הראשון מסוג "טאו"

גילוי מדעי הסטורי של 170 מדענים מ-33 אוניברסיטאות ב-12 מדינות: נצפה כנראה חלקיק הנויטרינו הראשון מסוג "טאו", המופיע בין מספר מיליארדים של מיליארדים של חלקיקי נויטרינו מסוג "מיו" שנשלחו מ-CERN

האקדח המעשן: שרשרת ההתרחשויות בעקבות הגעת הניוטרינו מסוג טאו
האקדח המעשן: שרשרת ההתרחשויות בעקבות הגעת הניוטרינו מסוג טאו
הגילוי – מניסוי OPERA במעבדה התת קרקעית "גרן ססו" שבאיטליה; חוקר הטכניון: "עכשיו התאורטיקנים צריכים לחשוב מחדש על יסודות תיאורטיים של מבנה היקום והניסיונאים צריכים להתמיד בניסיונות כדי לאמת את התגלית הזו או לפסול אותה".

גילוי מדעי הסטורי של ניסוי "אופרה", הממוקם במעבדה תת-קרקעית מתחת להר "גרן ססו" באיטליה: 170 חוקרים מ-33 מוסדות ב-12 מדינות, גילו לאחר שבע שנים של ניסוי כי אחד מתוך המיליארדים הרבים של מיואון-נויטרינו שנוצרו באלומת CNGS שבקומפלקס מאיצי CERN הפך לכאורה את עורו לנויטרינו טאו והוא נצפה באמצעות מתקן הניסוי OPERA. המדענים אומרים כי זו תוצאה בעלת חשיבות מדעית הסטורית. צפייה במספר אירועים נוספים של נויטרינו-טאו בתוך כמות אדירה של אינטראקציות רגילות של נויטרינו-מיו תהווה הוכחה לה המתינו זה זמן רב – להפיכה ישירה של סוג של נויטרינו לסוג אחר: התופעה המכונה "תנודות נויטרינו".

פרופסור יעקב גולדברג מהפקולטה לפיסיקה בטכניון, אחד ממשתתפי הניסוי, מסביר: "בתחילת המאה העשרים גילו מדענים את תופעת הרדיואקטיביות. יש שלושה סוגים של חומרים רדיואקטיביים – אלפא, בטא וגמא. בטא זוהה כתופעה של פליטת אלקטרון וחוקי שימור האנרגיה הובילו להשערה שיש שם חלקיק נוסף אשר נפלט, לא טעון חשמל ובעל מסה קטנה יותר מכל מסה שהצליחו למדוד עד אז. הוא כונה נויטרינו. באמצע המאה העשרים הוכיחו מדענים את קיומו בטבע באופן ניסיוני, ועד כה כל הניסיונות למדוד מסה נתנו תשובה (בהתחשב בשגיאות המדידה) – אפס. תופעות שונות בטבע, אשר אובחנו ב-15 השנים האחרונות, הביאו להשערה שהמסה אינה אפס ונסיון "אופרה" תוכנן, הוקם והופעל כדי למדוד את המסה בדיוק רב, הרבה יותר ממה שנמדד עד כה. עתה התברר שהמסה אכן אינה אפס ("קרוב לודאי", מסתייגים החוקרים)".

בתמונה המצורפת נראים עקבות של חלקיקים טעוני חשמל בגלאי שהוא הליבה של ניסוי "אופרה". מאיץ CERN בג'נבה, המרוחק 730 קילומטרים מ"אופרה", פולט כל 20 שניות כמות אדירה של חלקיקי נויטרינו (אלפי מיליארדים) אשר מכוונים להגיע ל"אופרה". היא ממוקמת מתחת להר גרנד ססו באיטליה, 3000 מטרים מתחת להר, בצד מינהרה שהוקמה לכביש המהיר המחבר את מערב איטליה עם מזרחה. בגלל מיקומה, המעבדה מוגנת מכל קרינה שמקורה בחלל.

בתמונה לא נראה הנויטרינו, כי הוא לא טעון חשמל (הגלאי הזה יכול לגלות רק חלקיקים טעונים). לכן מגלים את הנויטרינו דרך מוצרי האינטראקציה שלו בחומר. הנויטרינו, הנראה כנקודה צהובה בצד השמאלי של התמונה, הגיע מ-CERN. בנקודה הצהובה הוא פגע בגרעין של חומר ויצאו משם שבעה חלקיקים. אחד מהם, האדום, קצר מאוד. זה סוג אלקטרון בשם טאו שהתגלה בשנת 1975 ותוחלת החיים שלו קצרה ביותר. לכן, אחרי תוואי קצר מאוד, הוא מתפרק לחלקיק ארוך (daughter) ועוד שני פוטונים. 2g נוצר כאינטראקציה של פוטון, המתממש בצורה של שני אלקטרונים. 1g הוא גם כן מימוש של פוטון, קצר יותר מזה של 2g. "החלקיק האדום הקצר מאד, המתפרק לשלושת הדברים הללו, מאפשר לנו לשער בוודאות של 98% (שעוד תשופר בעתיד) שהקו האדום הקצר הוא חלקיק טאו, אשר נוצר על ידי נויטרינו מסוג טאו (נויטריו מסוג אחר לא יכול ליצור חלקיק טאו)", אומר פרופסור גולדברג. "כיון שמתקן CERN פולט רק נויטרינו מסוג "מיו", אנו מאמינים שמצאנו דוגמא של נויטריו אשר נפלט בCERN- כנויטרינו מסוג מיו, הפך את זהותו בדרך ונעשה נויטרינו מסוג טאו. וזה אפשרי רק אם המסה אינה אפס. זהו גילוי אדיר, שכן היום כל התיאוריה אשר מסבירה את היקום בפיסיקה ואסטרופיסיקה מבוססת על הנחת יסוד, שהמסה היא אפס מתמטי. עכשיו התאורטיקנים צריכים לחשוב מחדש על יסודות תיאורטיים של מבנה היקום והניסיונאים צריכים להתמיד בניסיונות כדי לאמת את התגלית הזו או לפסול אותה".

חנוכת הניסוי היתה בשנת 2006, כשהנויטרינים הרגילים הראשונים נצפו אחרי שעברו מרחק 730 ק"מ מ-CERN בפסק זמן של כ-2.4 אלפיות שניה, במהירות האור. לאחר מכן התחיל חיפוש מושקע ביותר למציאת האות המזערי מאוד והמיוחד מאוד הנובע מנויטרינו-טאו.

OPERA מבצעת את משימתה באמצעות הלב שלה המורכב מיותר מ-150,000 יחידות קטנות המכונות "לבנים" במסה כוללת של 1250 טון. כל לבנה מתפקדת כמצלמת צילום משוכללת. הודות ללבנים הללו, שבנויות מכריך רב שכבתי של לוחות עופרת וסרט צילום מיוחד, מדעני OPERA יכולים לחשוף כל פרטי אינטראקציות הנויטריני בעזרת מדידה מדויקת של החלקיקים הנוצרים באינטראקציות בתוך הלבנים של הנויטרינים הבאים מ-CERN.

OPERA תוכננה, נבנתה, מופעלת ומנוהלת ע"י צוות גדול של מדענים מרחבי העולם: בלגיה, קרואטיה, צרפת, גרמניה, ישראל, איטליה, יפן, קוראה, רוסיה, שוייץ, טוניסיה וטורקיה.

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

29 תגובות

  1. כן, הכתבה אכן מסבירה את מהלך הניסוי בפירוט. הכותרת הפריעה לי ולכן הערתי.

    אני מסכים שיש חשיבות לבדיקה מדויקת של אופי תנודות הנייטרינו, אבל אני עדיין סבור שבמבט היסטורי זה לא הניסוי המרכזי בחקר הנייטרינו. הניסוי הקנדי SNO והניסויים היפניים סופר-קמיוקנדה ו-KamLAND היו לדעתי חשובים יותר משום שהם סיפקו ראיות ראשונות לאותן תנודות.

  2. אריה:
    אמנם הכותרת מטעה אבל התוכן מספר בדיוק מה קרה ומדוע זה חשוב.
    היתרון של הניסוי הזה על מה שנצפה בעבר הוא בעובדה שמדובר בניסוי מבוקר שבו ידעו בדיוק איזה ניוטרינו מייצרים והראו שהניוטרינו באמת הפך את עורו.

  3. לדעתי יש טעות בכותרת כי הטאו נייטרינו התגלה כבר ב-2000:
    http://physicsworld.com/cws/article/news/2807

    בניסוי אופרה נצפו תנודות נייטרינו – נייטרינו מיואוני הפך לנייטרינו מסוג טאו. זו כמובן תגלית חשובה בפני עצמה, אבל למען האמת היא לא הפתיעה איש משום שהתופעה של תנודות נייטרינו התגלתה קודם לכן.

    אגב, לחקר חלקיקי נייטרינו חשיבות בהבנת תהליכים גרעיניים. גלאי נייטרינו מאפשר, למשל, לעקוב אחרי פעילות של כור אטומי ממרחק של מאות קילומטרים. בנוסף, הם משמשים לחקר פעילות כוכבים, סופרנובות, ואולי הכי חשוב – ייתכן שהם יעזרו להבין טוב יותר את המפץ הגדול.

  4. ל- מאת משתמש אנונימי (לא מזוהה)
    בתגובתי (מס'-8) לא כיוונתי אליך אלא לשמות שציינתי : דני, יהודה ורוח רפאים.
    עכשיו אתה , בתגובתך (מס'-13)טוען שאחד מהללו זה עתה, כנראה עיבדת את הריכוז
    וחשפת את כפל השמות בהן אתה משתמש. אני מצפה ממך לקצת יותר זהירות בעתיד.

  5. תת יסורי צרן-בCERN :
    הם תהו ובהו למסתרי החלקיק הנעלם..
    חפרו מנהרה בהתחקות אחר שבילי "בלעם"
    שיחקו באקראי וחישבו את הנקרה
    עוררו גוואלט עצום שמא חור ענק יתגלה..
    תוכניתם פופ..פלצה:.)'לעת נהרו בחפזון
    אך ביום שבת אחד..בישלו אחלה צ'ולנט של אטום.
    לבסוף,לעת אורנוס פינה שבע שנות מחזור קטנטון
    התגלה בחישוביהם..ה"טאו" הגדול.:)

  6. ל Beelzebub
    תודה מקרב לב על ההנחיה לגבי הגדלת תמונה.
    לצערי לא שמתי לב בעבר לאפשרות זו.

  7. אהוד:
    הסיפור עם השמש נכון (וגם מוזכר בקישורים שהבאתי) אבל המסקנה על השתנות הניוטרינו עולה ממנו בוודאות רק אם מניחים שאנחנו יודעים בוודאות מה קורה בתוך השמש ובדרך בינה לבינינו. זה מצב הרבה פחות וודאי מן המצב שנוצר באופן מלאכותי בניסוי הנוכחי שבו יודעים בוודאות יותר גבוהה מה עושים.
    לכן כתוב בקישור הראשון שהבאתי בתגובה 11 כדלקמן:

    In May 2010, it was reported that physicists from CERN and the Italian National Institute of Physics' Gran Sasso National Laboratory, had observed for the first time a transformation in neutrinos; evidence that they have mass.

  8. איני יודע מה ייתן המחקר הזה, אך אני יודע כמה הזיקו הספקנים
    בארה"ב ששאלו "מה יועילו לנו מחקריו של רוברט גודארד התמהוני
    על טילים המונעים בדלק נוזלי?" – ובניגוד לנאצים לא הקציבו כספי
    ציבור למחקרים האלה; יתכן שמלחמת העלם השניה היתה קצרה בהרבה
    והיו נחסכים בה הרבה חיי טייסים אמריקניים, לו השקיעו האמריקנים אז
    את מה שיכלו להשקיע בתחום המחקר הזה.
    למרבה צערם של תושבי לונדון, מי שכן האמינו בתחום המחקר הזה
    היו כאמור הנאצים.

    מהצד השני, למרבה השמחה, ביטלו הנאצים את מחקר האטום כ"מדע
    יהודי", שאין לו ערך – ולא השקיעו בו אמצעים רבים, למרות שמקור
    המים הכבדים הראשון והמשמעותי בעולם באותם שנים עבר לידיהם
    כבר בתחילת מלחמת העולם השניה.

    רוצה לומר, כי ההיסטוריה מוכיחה שעל עצם העלאת השאלה "מה ייתן לנו
    המחקר הזה", שילמו, רבים בדמם, לכן, כדאי ללמוד מהנסיון הכואב והיקר
    הזה – ולא להפוך את השאלה הזו לדרך חשיבה, כי מי שלא לומד
    מההיסטוריה נידון לשלם מחירים כבדים על השיעורים שיקבל מהמציאות עצמה.

  9. נו, עוד גילוי! זה מזכיר לי את דארווין עם התיאוריה שלו. ממש משנה לנו שמקור האדם באבולוציה הוא מקוף האדם. ומגוחך יותר היה היהודה הזה, נו, איך קוראים לו? כן, אלברט, שהעלה תיאוריה לגבי כיצד נוצר היקום ועוד כל מיני שורות של נוסחאות. נו, ממש משנה לי את האוברדראפט!
    הכי מגוחך הוא ששמעתי שחברות ענק עובדות על פיתוח מנועי אי כבידה. נו, עוד מכונה שתגרום לשמנות לחייך…

  10. לא ברור לי מדוע הגילוי הנ"ל הוא היסטורי אני משער כי מדובר ביחסי ציבור שבאים להצדיק את המימון האדיר במתקן. הסיפור של תנודות הניטרינו הוא אכן מדהים אבל הוא נתגלה כבר קודם ועמד בבסיס ההסבר לתעלומת החוסר בניטרינים מהשמש. ראשיתו של הסיפור בניסוי המדהים של רי דאויס וג'ון בקאל שהציבו מיכל כלור ענקי שהיה קבור במכרה ק"מ וחצי מתחת לפני האדמה. המיכל הכיל 600 טון של נוזל ניקוי (עשיר בכלור) ותפקידו היה ללכוד ניטרינים מהשמש על ידי הפיכת הכלור לארגון רדיואקטיבי. לבסוף מספר הניטרינים שהגיעו מהשמש ונמדדו בכדו"א היה קטן בקירוב בפקטור 3 מזה שהתקבל בחישוב. הועלו האשמות שונות מצד אחד על הניסיוניים שאינם יודעים למדוד במדוייק ולהעריך שגיאות. הרי סביר כי במיכל כלור ענק יהיו מקרים של פגיעות ניטרינים שלא נספרו.אטום הכלור הופך לארגון רדיואקטיבי כאשר פוגע בו ניטירו ואת אטומי הארגון יש למצוא במיכל הענק (אטומים בודדים !!!). מצד שני הותכו האשמות כנגד התיאורטקאים שאינם יודעים לחשב כראוי את מספר הניטרינים הנוצרים בשמש הרי יש צורך במודל מפורט המבוסס על הרבה הערכות של השמש מה הסבירות שמודל כזה יהיה נכון? לבסוף הסתבר כי שני הצדדיפ צדקו. פשוט חלק מהניטרינים שנפלטו מהשמש הפוך לסוג אחר של ניטרינים (תנודות נויטרינו) ולכן לא התגלו. תנודות נויטרינו אוששו ניסיונית על ידי השוואה של גילוי ניטרינו בשני גלים משני צידיו של כדור הארץ. הגלאים נתנו קריאות שונות בגלל שחלק מהנירינים שעברו דרך כדור הארץ הפכו לסוג שונה.

    פרס הנובל לפיסיקה ניתן לרי דיוויס על ניסוי הניטרינו שלו. הניסוי הראשון נערך בסוף שנות השישים.הגאונות של הניסוי הייתה איך מוצאים בכל המיכל הענק הזה אטום או שניים של ארגון שהם התוצאה של אינטראקציית הניטרינו עם הכלור. ואת הארגון יש למצוא בדיוק כזה שניתן יהיה להשוות את התוצאה עם הערכות תיאורטיות! אגב כאן בארץ במכון ויצמן נמצא אחד מהמומחים הגדולים בעולם לחקר ניטרינים פרופ' אלי וקסמן.

  11. עד כמה שאני יודע הציטוט של תומסון זה "בואו נרים כוסית לחיי האלקטרון המיותר" או באנגלית: "lets make a toast for the useless electron"

  12. גילוי מרענן.
    מעניין מה המשמעות התאורטיקנית והפילוסופית של הגילוי, וכמה זמן יקח עד שיגיעו לודאות בגילוי של יותר מ 98%, מקווה שעוד בתקופת חיינו.

  13. סליחה, תיקון: כתבתי שהיגס חסר מסה. זה כמובן לא נכון, בוזון היגס חלקיק כבד מאוד.

    בן נר

    לא הבנת אותי נכון, אני באמת שמח על הגילוי.
    לפי דעתי זה עוד צעד קטן בדרך שתאחד את הכוח האלקטרו-חלש עם הכוח הגרעיני החזק.

  14. יוסי לחיצה על שני המלבנים המופיעים ליד הכיתוב של התמונה יגדילו אותה בשבילך

  15. לא ברור
    הנייטרינו הטאואוני הרי ידוע ממזמן, אז מה התגלית?
    אולי התגלית שמתכוונים אליה היא הפיכתם של נויטרינים מסוג מסוים לסוג אחר?

  16. מדוע התמונה כל כך קטנה?
    פעמים רבות נותנים קישור למאמר המקורי וכך ניתן למצוא אפשרות להגדלת התמונה.
    כאן מספרים על דברים הנמצאים בתמונה (ועל המשמעויות) בתיאור ארוך ומפורט אך לא ניתן לראות כלום. חבל. מדובר, כנראה, בתמונה היסטורית (במיוחד אם יהיו אישושים נוספים למה שהתגלה, אך גם אם לא).
    האם אפשר לקבל קישור להגדלה?

  17. למגיבים הציניים והספקנים (דני, יהודה ורוח רפאים)
    לפני מספר חדשים שמעתי את הרצאתו של הפיסיקאי, פר' מרק קרלינר באונ' ת"א,
    בהרצאה לזכר פר' אהרון קציר. נושא ההרצאה היה : מאיץ ההדרונים הגדול ב-CERN,
    חלקיקים אלמנטריים תת-אטומים,עולם מרובה מימדים וכו'.
    כמובן שכבר בפתח ההרצאה עלתה שאלת הרלוונטיות של תחומי מחר אלו
    לחיי הישום והמעשה האנושיים והכדאיות של העיסוק בתחומים הללו.
    פר' קרלינר הביא בהקשר זה, ציטוט מכתביו של ג',ג', תומסון, מגלה האלקטרון.
    בזמנו של תומסון עדיין לא ניתן לאלקטרון שמו והוא נקרא החלקיק הזעיר הקטן מהאטום.
    גם בזמנו של תומסון, במחצית השניה של המאה ה-19, היו רבים שתקפו את המחקר
    המדעי המודרני של אותם זמנים, מאותם נימוקים הנשמעים היום כגון: חוסר ישומיות,
    בזבוז כספים וכו'. פר' קרלינר ציטט מכתביו של ג',ג', תומסון את הדברים הבאים :
    (לצערי אין בידי את הציטוט המדוייק ואני מביא את הדברים מזיכרוני)
    "..החלקיק החדש שגילינו הוא כל כך קטן ומהיר בתנועתו, כך שאין כל סיכוי שלאדם
    תהיה אי פעם היכולת לראותו או לעשות בו שימוש מעשי כלשהו.
    גילויו של חלקיק זעיר זה הוא איפה בעל חשיבות תיאורטית בלבד…."
    אני מאמין כי גם ג',ג',תומסון האמין כי בעתיד ימצאו שימושים מעשיים לחלקיק החדש
    שגילה, אך בלחץ דעת קהל ביקורתית ועוינת, הרגיש חובה להצטדק, להתגמד ולהקטין
    את ציפיות הציבור מתועלת מידית, לחברה ולכלכלה, של הגילוי המדעי החדש.
    אין צורך להרבות בחשיבות גילוי האלקטרון לגילוי חוקי החשמל והמגנטיות ותרומתם
    האדירה לטכנולוגיה, לחברה, לרווחה ולקדמה התרבותית בימנו.
    אולי ד"ר גלי וינשטיין, כמומחית בתחום ההיסטוריה של המדעים, תוכלי להביא בהמשך,
    את הציטוט המדויק של הדברים, כפי שנכתב ע"י ג',ג',תומסון, ותבואי על התודה והברכה.

  18. שהרבה פיסיקאים צדקו….
    ושהמון פיסיקאים טעו…
    והכי חשוב, שההבנה שלנו עשתה עוד צעד קטן קדימה…

  19. עוד צעד בדרך לגילוי חלקיקים בעלי מסה אפסית כמו היגס!
    איזה כיף.

  20. אני מציע תמונה קבוצתית של מאה ושבעים מדענים עם 12 דגלים מצטלמים על רקע חלקיק הטאו
    אפשר להוסיף גם תמונה של מאו שאמר כבר הכל
    ובאמצע הדרך של 730 הק"מ להקים מצבה ולכתוב עליה באותיות גדולות:-
    "כאן עבר טאו 1.2 שניות אחרי שהיה מיו"
    יאלה, נלך לישון
    לילה טאו
    סבדרמיש יהודה

  21. אם זה נכון אזי מדובר בתגלית המשמעותית הראשונה לאלף הנוכחי

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן