סיקור מקיף

חוקרים שופכים אור על החלקיק המיסתורי, הניטרינו

T2K הוא שיתוף פעולה בין 500 מדענים בכירים מ-12 מדינות, שהתאגדו כדי לחקור את החלקיק המסתורי והחמקמק הניטרינו

אירוע נויטרינו במאיץ חלקיקים. איור: אוניברסיטת ברקלי
אירוע נויטרינו במאיץ חלקיקים. איור: אוניברסיטת ברקלי

ד"ר פרנקצ'קה די לודוביקו מהמרכז לחקר פיזיקת חלקיקים של קווין מארי, אומרת: “טריוליוני חלקיקי ניטרינו עוברים מבעד לגופנו בכל שניה, אך אנו לא מרגישים זאת. הם חולפים בחלל ודרך כדה"א בלי להשפיע על דבר. זה מה שהופך את הניטרינו לקשה מאוד למחקר אך עם זאת הם נחשבים לחלקיקי מפתח בעלי תפקיד חיוני ביצירת היקום ובהבנה בנוגע למקור היווצרותנו".

ניטרינו מגיע מהחלל החיצון, מקורו יכול להיות מתוך השמש, או מהמפץ הגדול. אך למרות שכמותם עצומה, טכנולוגיות להבנת טבעם החלו להתפתח רק בעשורים האחרונים.

"התיאוריות חוזות שאמורים להיות 3 סוגים של ניטרינו,” מסבירה ד"ר די לודוביקו. “באופן בלתי צפוי, נתונים קודמים מציעים שחלקיקי הניטרינו יכולים לשנות את עצמם מסוג אחד לסוג אחר, הבחנה שיכולה להעמיק את הבנתנו את היקום.”

המדענים מתכוונים לירות את קרני הניטרינו העצמתיות ביותר שאי פעם יוצרו במסלול מתחת לאדמה מהחוף המזרחי ביפן אל גלאי שימוקם בחוף המערבי, וכך יוכלו לראות מה קורה לחלקיקים בעודם טסים מבעד לכדה"א. האם הם משנים צורה? ואם כן, אז מדוע?

המדענים מקווים שהניטרינו יספק קווי מפתח להבנה כיצד היקום שלנו התפתח במהלך הזמן וכן נוכל ללמוד על אירועי החלל העמוק כמו סופרנובות, גלקסיות פעילות, ופיצוצי גאמה. הם גם יכולים להסביר את המיסתורין הגדול ביותר ביקום: מדוע יש הרבה חומר ומעט מאוד אנטי-חומר.

ד"ר די לודוביקו אומרת: “T2K יקדם במהרה את הבנתנו את תכונותיהם המוזרות של חלקיקי הניטרינו האניגמתיים במידה חסרת תקדים. בעוד כשנה, נוכל לחקור את מאפייני הניטרינו כפי שאיננו מסוגלים לעשות בניסויים הנוכחיים, וזה ישפוך אור על הבלתי נודע".

להודעה של החוקרים

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

40 תגובות

  1. יעל

    אגב לטעמי תאוריית החלקיקים האלמנטריים הינה בהחלט אסטית ואלגנטית! בעזרת כמה סימטריות בסיסיות היא מתארת את כל הג'ונגל של חלקיקים בטבע ואת האינטראקציות בינהם (מלבד הגרויטציה).

  2. הסקלה לתאוצות נמוכות מוגדרת תצפתית על ידי MOND (על ידי התאמה לתצפיות). הגדולה של התאוריה הזו היא בכך שהיא מציעה סקלת תאוצה מאין זו (בדומה לhbar שהוצע בזמנו על ידי פלנק). בפועל הסקלה היא תאוצה של 10 בחזקת
    10- מטרים לשניה בריבוע. כדי להפוך את MOND לתאוריה יחסותית (יחסות כללית) בקנשטיין הוסיף
    שדה סקלרי וקטורי וטנזורי בנוסף לשדה החומר ושדה המטריקה המופעים ביחסות כללית.

  3. אהוד,

    האם תוכל להסביר את כוונתך ב"תאוצות נמוכות", ואילו שדות מוסיפה TeVes? (אגב, אם באסתטיקה ואלגנטיות עסקינן, אז תיאורית החלקיקים לא ממש עונה על הציפיות)

  4. יעל

    MOND היא תאוריה פנומנולוגית לא מעקרנות בסיסיים. כאשר התצפיות לא התאימו למסה הנצפית ניסו הרבה חוקרים לשנות את חוקי ניוטון, ההנחה הייתה שבסקאלות האורך הגדולות התיאוריה משתנה.
    היו הרבה ניסיונות שכשלו כאשר אנשים הניחו כי מעבר למרחק מסוים חוקי ניוטון משתנים. לבסוף היה זה פרופ' מרדכי מילגרום ממכון ויצמן שהראה כי אם מניחים כי חוקי ניוטון
    משתנים לא כפונקציה של מרחקים גדולים אלא כפונקציה של תאוצות נמוכות ניתן לקבל התאמה מצויינת להרבה מהתצפיות שקודם ניתן היה להתאימם רק במסגרת של הנחת המסה האפלה.
    לMOND היו מספר בעיות אינהרנטיות כדי שתוכל להפוך לתורת גרויטציה. את התיקונים ל- MOND לתורה יחסותית הנקראת TeVeS ביצע גם חוקר ישראלי פרופ' יעקב בקנשטיין, מהאוניברסיטה העברית (חתן פרס ישראל ואחד הפיסיקאים המפורסמים ביותר הפועלים בישראל). אישית אינני אוהב את
    TeVeS כי היא נדמת בעיני מסורבלת מדי ודורשת יותר מדי שדות נוספים אבל מדובר בהעדפה אישית אין
    כלל שקובע כי חוקי הטבע חייבים להיות אלגנטיים או פשוטים.

  5. אהוד,
    לא כ"כ מכירה את MOND, אבל זה נשמע כמו ניסוי רעיוני מעניין. ואם יצא מזה משהו, אז בכלל זכינו.

    רוח רפאים,
    אין לנו כיום כלים לדעת מהו החומר האפל, ממה הוא עשוי, ואיך הוא מתפקד.

  6. ליעל:
    מדברייך אני מבין שהחומר האפל זה סוג של חומר שיוצר כוח כבידה כמו הניוטרינו שהוא כפי שאמרת גם חומר רק ששניהם בעלי מסה שעדיין מסובך למדוד בעזרת הטכנולוגיה הקיימת.
    אז יכול להיות שהניוטרינו כן קשור איכשהו לאותו חומר אפל (למשל סוג חדש של גרביטציה או משהו בסגנון הזה) רק שעדיין אי אפשר לקשר בינהם בעזרת הטכנולוגיה או הידע הקיים? או שבוודאות אין בינהם קשר?

  7. ליעל

    הדיון בחומר האפל הוא קצת סטיה מנושא הכתבה אבל כיון ששאלת אענה.

    איני מכיר תיאוריות המהוות חלופה טובה לחומר האפל אבל בכך אין לדעתי להצדיק את תאוריית החומר האפל. כפי שכבר הבעתי בעבר תורת הגרויטציה סובלת ממספר בעיות:
    בעיות תאורטיות- חוסר קומפטביליות עם תורת הקוונטים.
    בעיות התאמה לתצפית בטווחים בינוניים (צבירי גלקסיות) – חוסר התאמה של שדה מהירויות כוכבים
    למסה הנראית
    בעיות התאמה לתצפית בטווחים גדולים – היקום נראה כאילו ההתפשטות שלו מאיצה עם הזמן

    ניתן לטפל בבעיות הללו על ידי הטענה כי התחום התיאורטי בו מתגלות בעיות אינו חשוף לתצפיות וכי את אי ההתאמות התצפיות ניתן לפתור באמצעות מסה אפלה ואנרגיה אפלה.
    לדעתי (המהווה דעת מיעוט יש לציין) הבעיות מצביעות על כך שיש צורך בתאוריית גרויטציה חדשה.
    הפתרונות של מסה אפלה ואנרגיה אפלה דומות בעיני לשימוש באתר לפני שאינשטיין הגה את תורת היחסות הפרטית.
    אם בכל זאת דוחקים אותי לפינה (כפי שכבר נעשה מספר פעמים) אני סבור כי תאוריית MOND (שינוי
    של חוקי ניוטון) היא התחלה בכוון הנכון. ניתן על ידה באמצעות פרמטר בודד להסביר מגוון רחב של תופעת ולא נדרש דבר מלבד האינפורמציה התצפיתית (זאת בהשוואה לחומר אפל שם עבור כל גלקסיה יש לבצע חישוב נפרד המאפשר בסופו של דבר להתאים את הdata ). לטעמי ויש מספר מאמרים של בקנשטיין ומילגרום המחזקים אותה ההתאמה של MOND לתצפיות טובה יותר מזו של תאוריית החומר האפל. לMOND ישנן מספר בעיות ולכן איני רואה בה אלטרנטיבה לחומר האפל אלא רק צעד בכוון הנכון. לסיכום זה שאין לך אופוזיציה לא אומר שאתה צודק.

  8. רוח רפאים,

    לא הבנתי את כוונתך ב"לא חומר ולא קרינה". ישנם גושים של חומר אפל שמקיימים אינטראקציות כבידתיות (בדומה לחומר רגיל), למשל עידוש כבידתי של אור שחולף לידם.

  9. חזי:
    ממש חשוב היה לי לדעת מה דעתך הבלתי מנומקת על החומר האפל.
    אני עורך בחשאי סטטיסטיקה על דעת ההמונים בנושא.

    הסטיות שאתה מזכיר נקראות "אפקט פיוניר" ועדיין אין להן הסבר מניח את הדעת.

  10. ליעל:
    אמרת שהניוטרינו זה חומר ובוזון זה קרינה, האם יש אפשרות שהחומר האפל מחבר איכשהו בין הקרינה לחומר ובכך לא יכול להיות לא חומר ולא קרינה?

  11. מיכ אל,

    גם אני סבור שעניין החומר האפל הוא אגדה.
    יש עוד כמה אגדות בפיזיקה…

    אגב,
    לפני מספר שנים היו טענות שחללויות שיצאו ממערכת השמש התנהגו בצורה לא צפויה,
    בהתייחס לחוקי הפיזיקה המוכרים.

    סביר שההסבר לעניין "חוסר החוומר" ביקום הוא תוצאה של חוקי פיזיקה שאינם מוכרים לנו…

    (מה היתה הסיבה לאותן סטיות שהזכרתי ?).

  12. אהוד:
    לא התכוונתי להסיט את הדיון לעבר החומר האפל אלא להעיר את תשומת לבך לכלים בהם לגיטימי בעיני לנקוט במהלך דיון.

  13. מיכאל

    שמתי לב כי לא אתה העלית את נושא ה"חומר האפל" קבל את התנצלותי לגבי נושא זה, אבל מצד שני אתה כן העלית את נושא המטאור שהוא בכלל מסיפור אחר. אגב אני חושב שהדיון ביננו היה עיניני וכי
    מקובל עליך שיש תיאוריות לגיטימיות אחרות מלבד אגדת ה"חומר האפל" וכי כיום לא ניתן להכריע
    מי מהם טובה יותר מלבד על ידי העדפות אישיות או סוציולוגיות. לגבי קנטרנות איני מוצא בה פסול כל
    עוד היא נעשית במידה כמו גם הומור וזה שוב לטעמי ענין של טעם אישי.

  14. מיכאל
    האינטראקציה הכבידתית היא היחידה שעשויה לפעול בין שני נייטרינים.
    כמובן שאינטראקציות נוספות פועלות בינם לבין חלקיקים אחרים.
    מאחר ואני מומחה קטן מדי בתורת השדות הקוונטים, והיכרותי עם המודל הסטנדרטי ולגראנזיאניו הארוכים מוגבלת משהו, אני לא יכול לסתור את הטענה שלך, אבל גם לא לשלול אפשרות שהאנרגיה המדוברת תעבור לחלקיקים אחרים.
    לכן אני אנקוט את הגישה המקובלת (בקרב המדענים שאני מכיר, כאשר הם נשאלים שאלה שהיא מעט עמוקה מדי לתשובה מיידית) ואזהר בדברי.

    חן טי,
    מתגובתי אגב לא ניתן להבין מה גורם להבדל בין הניטרינים השונים, וזה הגדרה של "דורות" למטעןמספר הלפטוני. האלקטרון הוא מדור ראשון המיואון שני והטאו שלישי. באינטראקציה בה מעורבים הלפטונים חייב להישמר המטען הלפטוני לפי כל דור, ולכן אלקטרון יווצר עם פוזיטרון או עם אנטי-נייטרינו-אלקטרון, להם המספר הלפטוני הפוך משלו.
    ככל הידוע לי הגלאים שלנו כיום מסוגלים לגלות רק את הנייטרינים של האלקטרון, ומשם הסיפור של אהוד.

  15. ליעל

    אני איני מאמין באגדת ה"חומר האפל" ובתור אחד שכזה לא עוקב אחר המועמדים ל"חומר אפל".

    מיכאל
    צר לי כי אתה מסיט שוב הדיון לכוון החומר האפל. אתה שאפת להפסיק את הדיון הקודם כוון שטענת כי הוא לא מוביל לשום מקום. הדיון בחומר האפל או במטאורים אינו רלונטי לנושא הכתבה ומבלבל את
    המגיבים…

  16. חן טי,

    תודה אני שמחה שכתבותי מרתקות אותך.
    ניטרינו לא מורכבים מפרוטונים ואלקטרונים, אלא הם מהווים חלקיקי יסוד. יש ניטרינו אלקטרוני, ניטרינו מיואוני וניטרינו טאואוני.

    http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%9E%D7%99%D7%95%D7%9F_%D7%94%D7%97%D7%9C%D7%A7%D7%99%D7%A7%D7%99%D7%9D#.D7.97.D7.9C.D7.A7.D7.99.D7.A7.D7.99.D7.9D_.D7.90.D7.9C.D7.9E.D7.A0.D7.98.D7.A8.D7.99.D7.99.D7.9D

  17. פרקליטו של השטן:
    גם אילו הייתה האינטראקציה הכבידתית מאד משמעותית – עדיין לא היו נוצרים גושים.
    הדבר היחיד שמאפשר היווצרות גושים הוא אבדן אנרגיה (המרת האנגיה הקינטית והאנרגיה הפוטנציאלית הכבידתית באנרגיה אחרת) וכשיש רק אינטראקציה כבידתית אין אפשרות לאבדן אנרגיה (למעט האבדן הזעום ביותר של גלי כבידה אם מקבלים את קיומם של אלה).

  18. חן טי
    ההערכה כיום היא שיש להם מסה. למרות זאת המסה שלהם היא ממש קטנה שהמכשירים שלנו לא יודעים למדוד אותה, ולכן נותר רק לשים לה חסם עליון שנובע מהיכולת הזו. החלקיקים האלה משתחררים בהתפרקויות שונות של חלקיקים יסודיים, ומזוהים ע"י "אנרגיה חסרה" בניסוי (ז"א שאנרגיית התוצרים קטנה מאנרגיית המגיבים) ולא ע"י חתימה אחרת בגלאי. מאחר והמסה שלהם ממש קטנה, ועדיין צריך להיות להם מספיק מסהתנע לאזן את ההתפרקויות, נובע שהתנע שלהם הוא תמיד מאוד גדול, ומכאן שהם משתחררים ממש מהר (קרוב למהירות האור). זה מה שמניע אותם.
    "אינם יוצרים גושים" הכוונה היא שהאינטראקציה היחידה שיכולה להיות ביניהם היא גרוויטציונית (ולא אף כוח מוכר אחר), מאחר והמסות שלהם ממש קטנות האינטראקציה הזו ממש חלשה ולכן הם לא "יתגבשו".
    לא הבנתי למה אתה קורא "הרכב פרוטון אלקטרון". לניטרינים שהם לפטונים יש תכונה קוונטית (בדומה נגיד למטען חשמלי או לספין) שנקראית "מטען לפטון" והיא מפרידה בין שלושת הניטרינים. גם ללפטונים האחרים (אלקטרון מיואון וטאו) יש את התכונה הזו, עם ערכים דומים לאלה שיקבלו הניטרינים, מה שגורם לנו להגדיר כ"ניטרינו של אלקטרון" את הניטרינו שערך ה"טעם" שלו זהה לזה של האלקטרון.

  19. יעל, כרגיל כתבותייך מחדשות, מרתקות ומעוררות עניין.
    נאמר כאן שיש שלושה סוגי ניטרינו וכן שהם אינם יוצרים גושים. האם הם שונים אחד מהשני בהתאם להרכב ה"פרוטון-אלקטרון" שלהם? מה מניע אותם ממקום למקום?

  20. אהוד:
    ה Machos לא שייכים לעניין כי הם חומר בריוני רגיל ומטאורים של חומר בריוני ירדו גם ירדו עלינו.
    ה WIMPS אינם אמורים ליצור מטאורים אף הם כי אם כל האינטראקציה היא גרביטציונית אין התקבצות גושים.
    איך שלא יהיה – כל הדיון מיותר אם אתה אומר שנושא המטאור היה רק קנטרנות מצדך שהרי זה כל מה שניסיתי לטעון מלכתחילה. כמובן שנשאלת השאלה מה מקומה של קנטרנות בדיון ענייני שאמור, לדעתי, להיות הגון ולא לעבוד בשיטת "מצליח" תוך התבססות על תקווה שהצד השני לא יבחין בכך שמדובר בטיעון שגם כותבו יודע שהוא שגוי.

  21. יעל

    בשורה התחתונה המסה המעורכת של הניטרינו אינה מספקת בכדי ליצר את כמות החומר האפל הנדרשת
    חוקרים סבורים כי יתכן וניטרינו פותר חלק (כ10%) מבעיית המסה האפלה.

    מיכאל
    להבדיל מה"חומר האפל" הניטרינו כמעט ולא מבצע אינטראקציה גרויטציונית האינטראקציה ניטרינו ניטרינו היא זניחה לחלוטין, לפיכך גם אם יש לו מנגנון לסילוק חום (אנרגיה קינטית ) הוא לא ייצור גושים.
    לעומת זאת ההצעות ל"חומר אפל" כללו בזמנו גם הצעות כמו MACOs ו WIMPs שהחליקים המוצעים בהם הם מאד מסיבביים. כאמור נושא המטאור היה סתם קנטרנות מצידי.

  22. רוח רפאים,

    הנייטרינו הם לפטונים (או פרמיונים=חומר) , בעוד שהיגס הוא בוזון (קרינה). בוזון היגס לפי ההשערות זה מה שמקנה לחלקיקים את המסה שלהם.

    אהוד,
    מדוע ההשערה שניטרינו הוא חומר אפל נפסלה?

  23. וגם הגלאי הזה (של מאות טונות) מגלה רק אחוז זעום ממיליארדי הניוטרינו שעוברים בו כל הזמן.
    תשדורת?
    אין סיכוי!

  24. בויקיפדיה כתוב
    " גלאי נייטרינו מכיל מאות טונות של חומר" נכון שהדבר לא פרקטי בלשון המעטה וגם מחולל הניוטרינו לא יוכל להכנס למכונית קומפקטית גם עם דיבורית.
    אבל הכיוון חיובי.

  25. אם יפתחו משדרים וגלאים קומפקטים שישתמשו בנויטרינו כי אז לא יצטרכו יותר לוייני תקשורת. יוכלו להעביר את המסרים ישירות דרך כדור הארץ בנוחות וביעילות ללא הפרעות.

  26. אהוד:
    זה לא אותו משקל.
    אתה מבטא נבואה מבודחת שאין לה שום קשר לדיון שלנו.
    אני הראיתי לך שמעבר להסברים התאורטיים שכבר נתתי בעבר – לטענה שאכן העלית בפועל לא רק שאין יסוד אלא שהיא הייתה אמורה להיטען על ידך באותה מידה כ"הוכחה" לכך שאין חלקיקי ניוטרינו.

  27. אגב, פרס הנובל לפיסיקה ניתן לרי דיוויס על ניסוי הניטרינו שלו. הניסוי הראשון נערך בסוף שנות השישים וכדי לגלות אותו מהניטרינו החמקמק השתמשו במיכל שהכיל 600 טון של נוזל ניקוי (עשיר בכלור) והיה קבור במכרה ק"מ וחצי מתחת לפני האדמה. 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!

  28. לרוח רפאים

    כאשר גילו כי לניטרינו יש מסה שונה מאפס הועלתה ההשערה כי הוא מהווה את החומר האפל אבל בסופו של דבר השערה זו נפסלה.

  29. למיכאל

    על אותו משקל, תרתי משמע, אולי גם יום אחד יתגלה כי למסה האפלה אין מסה…

  30. הניטרינו עמד במרכזה של אחת התעלומות שהטרידו את האסטרופיסיקה במשך יותר מארבעים שנה. תעלומת החוסר בניטרינים מהשמש. במשך למעלה מארבעים שנה מספר הניטרינים שהגיעו מהשמש ונמדדו בכדו"א היה קטן מז שהתקבל בחישוב. הועלו האשמות שונות מצד אחד על הניסיוניים שאינם יודעים למדוד במדוייק ומצד שני על התיאורטקאים שאינם יודעים לחשב כראוי את מספר הניטרינים הנוצרים בשמש.
    התעולמה נפתרה לבסוף והסתבר כי אף אחד מהצדדים לא טעה. לניטרינו שלא כמו שחשבו יש מסה קטנה אך לא אפסית דבר הגורם למעבר בין שלושת סוגי הניטרינו מכיון שרק סוג אחד נמדד בכדו"א הרי הניטרינו החסרים הפכו לניטרינים מסוג שונה (ניטרינו באים בשלושה סוגים). יש לציין כי לצורך ההסבר נדרש שינוי (קטן) של מודל החלקיקים האלמנטריים המודל הסטנדרטי. אגב אחד מהמומחים הגדולים בעולם לחקר ניטרינים נמצא כאן בארץ במכון ויצמן פרופ' אלי וקסמן.

  31. בשביל עוד אינפורמציה יש לינק להודעה של החוקרים, ומשם יש גם לינק לאוניברסיטה בלונדון המלכה מארי.

  32. לא הבנתי המתקן בנוי? ואם כן מה הגודל קצת מפרט טכני ובכלל הסבר תאורטי על החלקיק בלי מידע זה הכתבה דיי חסרת טעם אני מקווה שהביקורת מתקבלת בהבנה

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן