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) הוא חלקיק יסודי יציב, נטול מטען חשמלי או מטען צבע, בעל ספין ½ (כלומר פרמיון). הנייטרינו שייך למשפחת הלפטונים ומסתו זעירה ביותר (אם כי אינה אפס כפי שחשבו בעבר‏‏[1]). בגלל מסתו הקטנה יחסית, הנייטרינו מושפע בעיקר מהכוח הגרעיני החלש.

כיוון שהנייטרינו לא מגיב לכוח האלקטרומגנטי או לכוח החזק, הסיכויים לתגובה של הנייטרינו עם אטומי החומר דרכו הוא עובר נמוכים ביותר. 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.

כאשר סופרנובה מתכווצת, רוב האנרגיה שלה מוקרנת בצורת נייטרינים המיוצרים כשפרוטון ואלקטרון בליבה מתמזגים ויוצרים נייטרון. במהלך ההתכווצות הצפיפות בליבת הסופרנובה (1014 גרם/סמ"ק) גורמת לשטף עצום של נייטרינים, המגיע לממדים המאפשרים גילוי הנייטרינים המופקים. ההוכחה הניסויית הראשונה לתופעת ההתכווצות ושטף הנייטרינים הייתה בשנת 1987 כשנתגלו נייטרינים מסופרנובה 1987A.

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 תכונותיו של החלקיק המשוער.

הנייטרינו התגלה על ידי צוות בראשות פרדריק ריינס, רק בשנת 1956 בניסויים בכור הגרעיני "סוואנה ריבר", למעלה משלושים 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 סוגים שונים של נייטרינו או – כפי שהם מכונים – "טעמים", 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 של ה"מטען" הקשור לכוח הגרעיני החלש.

רק הנייטרינו האלקטרוני (ליתר דיוק 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. גלאים אלו נבנו במעבה האדמה על מנת לסנן "רעשים" 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 אמונה רווחת כי כמויות גדולות של נייטרינו 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]

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]

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]

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