נייטרינו

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
נייטרינו
First neutrino observation.jpg

תצפית בתוצאת ההתנגשות בין נייטרינו ופרוטון בעזרת תא בועות
הרכב: חלקיק יסודי
סטטיסטיקה: פרמיון
קבוצת שיוך: לפטון
דור: ראשון, שני ושלישי
אנטי-חלקיק: ייתכן שאנטי-נייטרינו זהה לנייטרינו
חלקיק: נייטרינו
תכונות
מסת מנוחה: ‎m > 0 kg
‎m > 0 MeV/c2
מטען חשמלי: ‎0 e
ספין: ‎1/2 ħ
מטען צבע: אין
אינטראקציות: כבידה, אינטראקציה חלשה
היסטוריה
נצפה? כן
שנת גילוי: 1956

נֵייטְרִינוֹ (Neutrino, "נייטרון קטן" באיטלקית) הוא חלקיק יסודי, לפטון נטול מטען חשמלי או מטען צבע, בעל ספין ½ (כלומר פרמיון). מסתו של חלקיק הנייטרינו אינה ידועה, אך ידוע שהיא נמוכה מאוד ביחס לכל החלקיקים האחרים, אך אינה אפסית (כפי שחשבו בעבר‏‏‏[1]). בשל מסתו הזעומה, הנייטרינו מושפע בעיקר מהכוח הגרעיני החלש.

כיוון שהנייטרינו חסר מטען חשמלי ומטען צבע, הוא לא מגיב לכוח האלקטרומגנטי או לכוח הגרעיני החזק. ההסתברות לאינטראקציה של נייטרינו עם אטומי החומר דרכו הוא עובר היא נמוכה מאוד. לדוגמה, נדרש קיר עופרת בעובי מספר שנות אור על-מנת לחסום מחצית מכמות הנייטרינים העוברים דרכו. לפיכך, גלאי נייטרינו מכיל מאות טונות של חומר ועל-אף זאת, אטומים בודדים בלבד יגיבו לפגיעת נייטרינו במהלך יממה אחת.

בהתפרצות סופרנובה, רוב האנרגיה מוקרנת בצורת שטף חלקיקי נייטרינו, המיוצרים כשפרוטון ואלקטרון בליבה מתמזגים ויוצרים נייטרון. במהלך שלב ההתכווצות, הצפיפות בליבת הסופרנובה (1014 גרם/סמ"ק) גורמת לשטף עצמתי של נייטרינים, שניתן לגלות גם במרחק של מאות אלפי שנות אור. ההוכחה הניסויית הראשונה לתופעת ההתכווצות ושטף הנייטרינים הייתה בשנת 1987 כשנתגלו נייטרינים מסופרנובה 1987A, התרחשה במרחק של 51.4 קילופרסק מכדור הארץ.

גילוי החלקיק[עריכת קוד מקור | עריכה]

ההשערה בדבר קיומו של הנייטרינו הועלתה לראשונה על ידי וולפגנג פאולי בשנת 1930 על-מנת להסביר את בעיית איבוד התנע בהסבר לתהליך התפרקות בטא. פאולי הציע כי חלקיק שטרם נתגלה נושא את עודף האנרגיה וכינהו "נייטרון", אולם בשנת 1932 ניתן שם זה לחלקיק שונה לגמרי שהתגלה על ידי צ'אדויק. אנריקו פרמי נשאל האם הוא אותו "חלקיק פאולי" והשיב כי "חלקיק פאולי אינו נייטרון אלא נייטרינו" (כלומר נייטרון קטן באיטלקית), וכך קיבל החלקיק שם חדש. בשנת 1933 הוא חישב את תכונות החלקיק המשוער.

הנייטרינו התגלה ניסיונית על ידי צוות בראשות פרדריק ריינס, רק בשנת 1956, בניסויים בכור הגרעיני "סוואנה ריבר", למעלה מ-30 שנה אחרי שנחזה קיומו, משום שהתגובה שלו עם אטומי חומר דרכו הוא עובר היא מזערית, ולפיכך היה צורך במכשור רגיש במיוחד.

סוגי הנייטרינו[עריכת קוד מקור | עריכה]

קיימים שלושה סוגי נייטרינו שונים או מבחינת הטעם, לכל אחד מהדורות של המודל הסטנדרטי: הנייטרינו האלקטרוני νe, הנייטרינו המואוני νμ והנייטרינו הטאואוני ντ. נהוג לייחס לכל אחד מהם גם אנטי-חלקיק, אך עדיין לא ידוע אם הם שונים זה מזה, כלומר ייתכן שהנייטרינו הוא פרמיון מיורנה. הנייטרינו עשוי להיות שונה מהאנטי-נייטרינו בסימן ה"מטען" הקשור לכוח הגרעיני החלש.

רק האנטי-נייטרינו האלקטרוני משתתף בהתפרקות בטא (מינוס).

נייטרינו מהשמש[עריכת קוד מקור | עריכה]

בניסיונות לבדוק את התהליכים המתרחשים בליבת השמש נבנו גלאים למדידת שטף הנייטרינו מהשמש (מכונים גם "נייטרינו סולארי"). גלאים אלו נבנו במעבה האדמה על-מנת לסנן רעש רקע של חלקיקים אחרים, אך הצליחו לגלות רק שליש מכמות הנייטרינו שציפו החוקרים למצוא. הפתרון לבעיה הוצע על ידי גריבוב ופונטרקורבו בשנת 1969 ואומת בניסויים בשנת 2002. גריבוב ופונטרקורבו הוכיחו כי בדרך בת שמונה הדקות מהשמש לכדור הארץ, שני שלישים מהנייטרינו מתנודדים בין נייטרינו אלקטרוני כפי שנוצר בליבת השמש ושאותו בלבד מדדו עד כה לבין שני סוגי הטעמים האחרים.

במשך שנים הייתה היפותזה רווחת כי כמויות נייטרינו גדולות יכולות להוות את החומר האפל החם, שהוא אחד מההסברים למסה החסרה ביקום. כיום ברור שכמויות הנייטרינו אינן יכולות לתרום חלק משמעותי ממנו. תצפיות קוסמולוגיות תוחמות את התכונות של הנייטרינו.

מהירות החלקיק[עריכת קוד מקור | עריכה]

מהירותו של נייטרינו ככל הנראה קרובה מאוד למהירות האור. שטף הנייטרינו מסופרנובה 1987A הגיע לכדור הארץ בערך באותו הזמן עם שטף הפוטונים. ב-22 בספטמבר 2011 התפרסם מאמר‏[2] על ידי מדענים מ-CERN לפיו בניסויים שנערכו במשך 3 שנים, נמדדה לחלקיק נייטרינו מהירות הגבוהה ממהירות האור, גילוי שאינו עולה בקנה אחד עם תורת היחסות הפרטית.‏[3] מיד לאחר הגילוי פרץ גל של תאוריות המנסות להסביר את משמעותו והשלכותיו על הפיזיקה המודרנית.‏[4] בפברואר 2012 נתגלה שכבל אופטי היה מחובר בצורה רופפת לאחד מהשעונים האטומיים שמדדו את זמן היציאה וההגעה של הנייטרינו, ולכן יש צורך לבדוק מחדש את התוצאות.‏[5] ביוני אותה שנה, לאחר בדיקה מחודשת, נמצא שמהירות הנייטרינו קטנה ממהירות האור.‏[6]

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

לקריאה נוספת[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • פתרונה של בעיית הנויטרינו מן השמש, מהדורת Scientific American בעברית (הוצאת אורט) גיליון 7 (אוק' נוב' 2003)

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא נייטרינו בוויקישיתוף

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים
בוזונים פרמיונים
קווארקים
Photon.svg
פוטון
Up quark.svg
למעלה
Charm quark.svg
קסום
Top quark.svg
עליון
Gluon.svg
גלואון
Down quark.svg
למטה
Strange quark.svg
מוזר
Bottom quark.svg
תחתון
לפטונים
Z boson.svg
בוזון
Z
Electron neutrino.svg
נייטרינו
אלקטרוני
Muon neutrino.svg
נייטרינו
מיואוני
Tau neutrino.svg
נייטרינו
טאואוני
W boson.svg
בוזון W
Electron.svg
אלקטרון
Muon.svg
מיואון
Tau lepton.svg
טאו
Higgs boson.svg
בוזון
היגס
חלקיקים בפיזיקה - חלקיקים יסודיים - לפטונים

חלקיקים: אלקטרון | מיואון | טאו | נייטרינו אלקטרוני | נייטרינו מיואוני | נייטרינו טאואוני אנטי-חלקיקים: פוזיטרון | אנטי-מיואון | אנטי-טאו | אנטי-נייטרינו אלקטרוני | אנטי-נייטרינו מיואוני | אנטי-נייטרינו טאואוני