מדענים מתחרים על פענוח תעלומה חלקיקית ותיקה
המילה “נדירה” מתארת בנדיבות רבה מדי את התופעה הקרויה “התפרקות ביתא כפולה חסרת ניטרינו”: פרץ של פליטה רדיואקטיבית שבו שני חלקיקי ניטרינו מְאַיינים זה את זה ונעלמים. כדי לצפות בתופעה הזאת באטום יחיד, יהיה עליכם להמתין אולי טריליונים של טריליוני שנים – הרבה יותר מגיל היקום.
ואולי התפרקות ביתא כפולה חסרת ניטרינו אינה מתרחשת כלל. שום אדם לא ראה אותה מעולם. ועם כל זאת, פיזיקאים משתוקקים להבחין בתופעה שעשויה לרמוז שהחלקיקים המרתקים האלה, הקרויים ניטרינו, צופנים עוד סודות רבים חדשים.
רוב המסעות לציד חלקיקים בפיזיקה מנסים לאתר חלקיקים מסוימים באמצעות גלאים. אבל מטרת החיפוש אחרי התפרקות ביתא כפולה חסרת ניטרינו היא היעדרותם של חלקיקים דווקא. ההתפרקות הזאת היא גרסה של תהליך גרעיני אחר, מובן יותר, הקרוי “התפרקות ביתא כפולה”, שבו אטומים רדיואקטיביים של יסוד מסוים הופכים לאטומים של יסוד אחר (למשל קְסֶנוֹן לבַּריוּם), תוך כדי שחרור צמד אלקטרונים וצמד חלקיקי ניטרינו. אבל אם חלקיקי ניטרינו הם חלקיקי האנטי-חומר של עצמם, כפי שכמה פיזיקאים חושדים, שני החלקיקים יכולים לאַיֵין זה את זה ולהיעלם. הניסויים תרים אפוא אחר כל המאפיינים של התפרקות ביתא כפולה רגילה, רק בלי ניטרינו.
אם היעלמות הניטרינו אכן מתרחשת בטבע, גילויה יפתח כמה תחומי חקר חדשים. “התפרקות ביתא כפולה חסרת ניטרינו תהיה עדות מפורשת לפיזיקה חדשה,” אומר קרטר הול, פיזיקאי באוניברסיטת מרילנד. ואולי מסקרנת יותר מכול היא הטענה שאם ניטרינו ואנטי-ניטרינו הם אכן חלקיקים זהים, אז משתמע מכך שהחלקיקים האלה אינם שואבים את המסה שלהם מבוזון היגס, כפי שעושים כל שאר החלקיקים היסודיים, אלא באמצעות מנגנון אחר, לא מוכר. כפילות כזאת של חלקיקי ניטרינו עשויה להסביר גם מדוע אנטי-חומר נדיר כל כך ביקום.
ניצוץ של תקווה ניצת ב-2001 כשצוות של פיזיקאים העובדים ב”ניסוי התפרקות ביתא כפולה היידלברג-מוסקבה” הבחין לטענתו בהתפרקות הנדירה. אבל נתונים חדשים חיסלו את הסיכוי שכך אכן קרה. מאמר שהתפרסם בכתב העת Physical Review Letters בספטמבר 2012 דיווח ש”מערך גלאֵי הגרמניום” (GERDA) שבאיטליה, שהיה אמור לאשש את הטענה של צוות היידלברג-מוסקבה, לא גילה דבר בניסוי לגילוי התפרקויות ביתא כפולות חסרות ניטרינו באיזוטופ כבד של גרמניום. במהלך 2014 צפוי GERDA לעבור שדרוג שיגביר את רגישותו לתחומים שיאפשרו, לדעת חוקרי ניטרינו רבים, לגלות את התופעה.
מדענים בוחנים גם חלקיקים המשתחררים בהתפרקויות של אטומים רדיואקטיביים אחרים שעל פי התיאוריה אמורות לכלול גם התפרקויות ביתא כפולות חסרות ניטרינו. ב-2012 הציגו חוקרים נתונים ראשונים משני ניסויים חדשים, KamLAND-Zen ביפן ו- EXO-200 בניו מקסיקו, הבוחנים דעיכה של איזוטופ מסוים של קְסֶנוֹן. עד כה לא נמצאו עדויות להתפרקויות חסרות ניטרינו בשני הניסויים. ואף על פי כן, במהלך החיפוש הממושך אחר התופעה החמקמקה הזאת, הנמשך כבר עשרות שנים, זאת הפעם הראשונה שיש בידי הפיזיקאים ניסויים שעשויים להביא אותם אל המטרה.
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
לקריאה נוספת: מגדלורי רפאים של פיזיקה חדשה, מרטין הירש, היינריך פאס וורנר פורוד, סיינטיפיק אמריקן ישראל, אוגוסט-ספטמבר 2013.
4 תגובות
לדעתי יותר סביר שיש בעיה בגלאים
אני לא יודע כמה זה קשור לניטרינו אבל רציתי להתייחס לחלקיקים המהירים ממהירות האור שהתגלו בניסוי שנפסל , ולומר שדבר זה היה יכול לקרות מעולמות מקבילים שונים במקצת למשל בשעה שהפיסיקים קמו בבוקר לניסוי . וזאת התייחסותי . בכבוד
כתבות מעניינות בהידען, ומעט טוקבקים. מבקש מכל הטוקבקיסטים המסורתיים של הידען, תשאירו סימן שביקרתם באתר. אין לי ספק שמבקרים, אני תמיד חוזר לקרוא.
מעניין.
אבל סטיסטית יהיה יותר סביר לטעון שהגלאים לא זיהה חלקיק כתוצאה מבעיה בגלאי ולא כי החלקיק לא היה שם. אז איך בכלל אפשר להוכיח כזו טענה? באותה מידה ניתן מאותו ניסוי להוכיח את האמינות גילוי של הגלאים.