ידענים: פיסיקה קוונטית

מאת 26 בדצמבר 2009 40 תגובות

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

40 תגובות ל “חוקרים שופכים אור על החלקיק המיסתורי, הניטרינו”

  1. אהוד

    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. אהוד

    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. יעל פטר

    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. אהוד

    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. יעל פטר

    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. רוח רפאים

    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. אהוד

    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. יעל פטר

    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. מיכאל רוטשילד

    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. רוח רפאים

    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. יעל פטר

    אהוד,

    אילו תיאוריות חלופיות אתה מכיר לתיאורית החומר האפל?

  12. חזי

    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 ?).

  13. מיכאל רוטשילד

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

  14. אהוד

    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.

  15. פרקליטו של השטן

    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.

הוספת תגובה

  • (will not be published)