פיזיקאים יצרו וגילו לראשונה "חלקיקי רוחות" בעלי אנרגיה גבוהה בתוך החלק הגדול בעולם
מהם נייטרינים?
השם נייטרינו תואם את המילה"נייטרלי" מסיבה כלשהי. יש להם אפס מטען חשמלי וכמעט אפס מסה. זה אומר שהם כמעט ולא מקיימים אינטראקציה עם סוגי חומר אחרים. ניטרינו נקראים חלקיקי רוחות מסיבה - הם "עפים" דרך חומר רגיל במהירות קרובה למהירות האור מבלי להשתנות. בכל שנייה עוברים כ-100 מיליארד נויטרינו בכל סנטימטר רבוע בגוף האדם.
מאיפה הגיעו הנייטרינים?
ניוטרינו הם נודדי חלל.חלקם נוצרים על ידי תגובות גרעיניות בשמש, כאשר אטומים מתמזגים עמוק בתוך הכוכב. הם משחררים ניטרינו שעפים מהכוכב תוך שניות. חלקיקי רפאים מסוימים מגיעים מביקוע גרעיני כאן על כדור הארץ, כמו בכורים גרעיניים. אפילו אשלגן מתכלה בתוך בננה יכול לפלוט ניטרינו, על פי משרד האנרגיה האמריקאי.
ניוטרינו התגלו לראשונה ביציאה מכור גרעיני ב-1956. אחרי פוטונים, הם נחשבים לחלקיקים התת-אטומיים הנפוצים ביותר ביקום.
שני ניטרינו. התמונה צולמה ב-4 ביולי 1959, NARA & DVIDS Public Domain Archive — GetArchive
אבל למרות הימצאותם בכל מקום,האינטראקציה המינימלית של חלקיקים חסרי מטען וכמעט חסרי מסה עם חומר אחר הופכת אותם לקשים להפליא לזיהוי. כדי לתפוס אותם, מדענים ומהנדסים בונים גלאי נייטרינו ברחבי העולם. המפורסם שבהם הוא מצפה הכוכבים IceCube Neutrino, שנמצא בקוטב הדרומי.
הביטוי הייחודי של ניטרינו הוסבר לאחר כמעט 10 שנים: למה זה כל כך חשוב
הוא וניסויים מפורסמים אחרים של גילוי נייטרינו כמו גלאי ה-Super-Kamiokande של יפן, MiniBooNE Fermilab, זיהו נייטרינים שנוצרו על ידי אור השמש.
הנייטרינו ה"חשובים" ביותר
יותר מכל, מדענים מסוקרנים מהניטרינו ברמות הגבוהותאנרגיות. הם נולדים כאשר כוכבים מתמזגים, סופרנובות נולדות, וכאשר חלקיקים מהחלל העמוק מתרסקים לאטמוספירה של כדור הארץ רוחות הרפאים עתירות האנרגיה הללו נותרו עד כה בגדר תעלומה עבור מדענים.
עכשיו פיזיקאים גילו ניטרינו באמצעותגלאי FASER במאיץ האדרון הגדול (LHC), מאיץ החלקיקים הגדול בעולם, הממוקם בארגון האירופי למחקר גרעיני (CERN) ליד ז'נבה, שוויץ המדענים הציגו את תוצאות המחקר ב-57th Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories. כנס בלה טוילה, איטליה. "גילינו ניטרינו ממקור חדש לחלוטין - מתנגשי חלקיקים - שבו שתי אלומות של חלקיקים מתנגשות זו בזו באנרגיות גבוהות במיוחד", אמר ג'ונתן פנג, פיזיקאי מאוניברסיטת קליפורניה, אירווין ויו"ר משותף של שיתוף הפעולה של FASER.
ניסוי FASER
ניסוי חיפוש קדימה (FASER) - גלאיחלקיקים, שתוכננו ונבנו על ידי צוות בינלאומי של פיזיקאים מ-CERN בעוד שגלאי החלקיקים ב-CERN מפורסמים בזכות היותם כמה קומות ושוקלים אלפי טונות, FASER הוא חריג.
FASER שוקל כטון ומתאים לקטןהמנהרה הצדדית של CERN. מעניין, היא פותחה תוך שנים ספורות בלבד ומשתמשת בחלקי חילוף מניסויים אחרים שנערכו במתקן.
FASER
ביום ראשון, מדעני צוות FASER הודיעו בכנס באיטליה שהם גילו בהצלחה נויטרינו לאחר ששתי אלומות של חלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה מאוד התנגשו בתוך ה-LHC.
בנוסף לנייטרינו, פרויקט FASER שואף גםחומר אפל. חומר אפל, אשר מאמינים כי קיים ברוב החומר ביקום, מעולם לא זוהה בעבר. כמו עם ניטרינו, FASER עשוי להיות גם הניסוי הראשון שיעזור לזהות חומר אפל ב-CERN יתחיל סבב חדש של התנגשויות חלקיקים בעוד מספר חודשים.
איך הפיזיקאים עשו את זה?
כדי לתפוס "רוחות תת-אטומיות", פיזיקאיםבנה מלכודת זיהוי חלקיקים: לוחות מתכת צפופים של עופרת וטונגסטן, כרוכות בכמה שכבות של אמולסיה לגילוי אור. כאשר אלומות חזקות של פרוטונים התנגשו בתוך ה-LHC, הן יצרו זרם של חלקיקי צד, שחלק קטן מהם היו ניטרינו. הם התרסקו לתוך גרעיני אטום בלוחות מתכת צפופים והתפרקו לחלקיקים אחרים. שכבות האמולסיה פעלו באותה צורה כמו סרט צילום מיושן - כשהן הגיבו עם תוצרי לוואי של ניטרינו, הן הטביעו את קווי המתאר הניתנים למעקב של חלקיקים כשהניטרינו רוכסים דרכם.
עבודה עם אמולסיה דמוית סרט זהועל ידי ניתוח מסלולי החלקיקים, פיסיקאים גילו שחלק מהסימנים היו תוצאה של סילוני חלקיקים שנוצרו על ידי ניטרינו בזמן שהם עברו דרך הלוחות. מדענים אפילו קבעו איזה משלושת ה"טעמים" של חלקיקי הניטרינו - טאו, מיאון או אלקטרון - הם מצאו.
שישה נייטרינו שהתגלו במהלךניסוי, זוהה לראשונה ב 2021 . לקח לפיסיקאים שנתיים לאסוף מספיק נתונים כדי לאשר שזה הם. כעת מקווים מדענים למצוא ניטרינו רבים נוספים ומתכננים להשתמש בהם כדי לחקור סביבות ברחבי היקום שבהן נוצרים חלקיקי רפאים בעלי אנרגיה גבוהה.
למה זה כל כך חשוב?
"הניטרינו בעלי האנרגיה הגבוהה מאוד ב-LHC חשוביםלהבין תצפיות מרגשות באמת באסטרופיזיקה של חלקיקים", ג'יימי בויד, פיזיקאי CERN ויו"ר משותף של FASER עם תגליות חדשות, פיזיקאים מקווים להסביר כיצד כוכבים נשרפים ומתפוצצים. כיצד אינטראקציות ניטרינו באנרגיה גבוהה מובילות להיווצרות של חלקיקים אחרים בחלל.
קרא עוד:
מדענים מאמינים שצורת היקום היא לא מה שכולם חושבים
מסוק של נאס"א הראה שקיעה על מאדים. זה לא נראה כמו אדמה.
שם צמח שתמצית שלו עוזרת לרדת במשקל ללא תופעות לוואי