l
עמוד הבית
על האתר
המחברת מפת האתר מה חדש? כיתבו לי


.



פרשת הניטרינו




 


 








.


" זוהי כמות המציאות הקטנה ביותר שהדמיון האנושי יצר...". F. Reines


אחד המצודים העיקשים ביותר של ענקי הטכנולוגיה התנהל אחר ישות זעירה, חמקמקת, שהטריפה את דעתם והיתלה בגאוניותם של המדענים. מסע הצייד אחר הפנטום הזעיר רצוף פרדוקסים, חידות, מאמצי -על, משאבים כבירים, ונחישות עד קצה גבול היכולת. ומעט מעבר...

הוא נלכד ובאחד הימים הוא אף יזוהה ויבוית. אך בינתיים הוא מעניק לנו שיעור חשוב בענווה וממתן - לאלה שזקוקים לכך - את המגלומניה שהשתלטה על האדם הטכנולוגי.

הניטרינו הוא הדבר הכי קרוב לכלום...

היצור הקטן מביך ומטריד את קהיליית האסטרופיזיקאים, בעיני הדיוט - כמוני - קיומו גובל  במדע בדיוני. הוא נוצר בדמיונו הנואש של איש מדע שברא אותו כדי לפייס בין תצפיות בטבע לבין נוסחה מתמטית. שנים רבות הניטרינו היה ישות וירטואלית שחיה בנוסחאות ובתיאוריות של הפיסיקאים. בראשית שנות השישים של המאה שעברה פרד ריינס Fred Reines וקלייד קוואן Clyde Cowan, חוקרים במעבדות לוס אלמוס, החליטו ללכוד את החלקיק המופשט. לאחר שהם ניסו - ללא הצלחה - אתרי "צייד" שונים, הם מיקמו את הגלאי שלהם ליד הכור הגרעיני של נהר הסוונה. ב-1956 הם דיווחו על הצלחה בלכידת הפנטום הזעיר. פרס נובל לפיסיקה של שנת 1995 הוענק על תגלית זו.

מה מקור הניטרינים?

הניטרינים נוצרו סמוך ל"מפץ הגדול" מאז, היקום התרחב והתקרר והניטרינים עברו מרחקים כבירים. בתיאוריה, מספרם של הניטרינים הקדומים רב והם מהווים את "קרינת הרקע הקוסמית" עם טמפרטורה של 271.2- צלזיוס. לניטרינים האלה אנרגיה נמוכה כל-כך שאיש עדיין לא הצליח ללכוד אותם.

הם נוצרים בהיתוך גרעיני בליבת השמשות.

הם מופקים במאיצי חלקיקים ובכורים אטומיים.

כדור הארץ מייצר ניטרינים באמצעות החומרים שעוברים התפרקות רדיואקטיבית

ניטרינים נוצרים כאשר קרן קוסמית חודרת לאטמוספירה של הארץ ויוצרת ממטר של חלקיקים.

קטסטרופות בחלל - כמו התפוצצות של כוכב - מלוות בפרץ אדיר של ניטרינים.

השמש שלנו פולטת כל שנייה מאתיים-טריליון-טריליון- טריליון ניטרינים. היווצרות של סופרנובה מחוללת פרץ ניטרינים גדול פי-אלף מהכמות שהשמש שלנו תפלוט במשך כל חייה לאורך 10 ביליון שנה.

סופרנובה שהתפוצצה בענני מגלן ב-1987, במרחק של 150.000 שנות אור מאתנו הנחיתה על הארץ "ממטר" של ניטרינים. במשך שניות אחדות מאה-אלף-טריליון ניטרינים חלפו דרך הגלאים של IMB ו-Kamiokande נלכדו...19

גם אנחנו מקור להפקת ניטרינים. בגופנו יש בממוצע 20 מיליגרם של פוטסיום 40 שהוא חומר רדיואקטיבי שעובר התפרקות מסוג קרינת בתא . גופנו מפיק 340 מיליון ניטרינו מדי יום ביומו ומשלח אותם במהירות קרובה למהירות האור לכל עבר בחלל.

הניטרינים נמצאים בכל מקום ועוברים דרכינו כאילו היינו ריק. משערים שבכל סמ"ר ביקום יש 330 ניטרינים. כאשר אנחנו מטיילים בטבע, אנחנו סופגים 400.000 מיליארד ניטרינו מהשמש, כ-50 מיליארד מהרדיואקטיביות של כדור הארץ ובין 10 ל-100 מיליארד מהפעילות שמתרחשת במאיצים ובכורים הגרעיניים.

האם יש לו מסה? לתשובה על השאלה הזאת חשיבות מופלגת לקוסמולוגיה. אם היא חיובית, הדבר יכול להסביר את החידה של "החומר האפל" ביקום, לקבוע את הגיאומטריה של היקום ואת  גורלו: האם הוא ימשיך להתפשט או האם ההתפשטות תואט ותבוא קריסה לקראת "המעיכה הגדולה"? "אנו מקווים שחלקיק שהוא כמעט כלום יספר לנו כמעט הכל על היקום" Francis Halzen

אם יש לו מסה - ועל כך חולקים המומחים - היא קרובה לאפס. ממצאי מדידת המסה של הניטרינו - לפחות בעיני ההדיוט - סהרוריים. יש הטוענים למשקל קרוב לאפס, אחרים סבורים שהוא בגדר הדמיון בלבד ויש שמעלים השערה שהוא חלקיק טכיוני שנע מהר יותר ממהירות האור.

כאשר הגו את הניטרינו העניקו לו מספר תכונות : אין לו מטען חשמלי - המסה שלו היא אפס או קרובה לאפס - הוא חלקיק יציב בעל ספין 1/2, שנע במהירות קרובה למהירות האור. כאן מסתיים הקנצנזוס
של אנשי המדע. השאר לוטה בערפל של וכוחים משולהבים.

סיפורו של הפנטום הזעיר התחיל בשנת 1895 עם תגלית מקרית של פיזיקאי פרוסי רנטגן W Roentgen. רנטגן כיסה מתקן לניסוי תופעות חשמליות בנייר שחור עבה והופתע לגלות שעל מסך סמוך הצטייר אור רקרק. כאשר הוא הניח  את ידו מאחורי המסך הוא ראה את צלליות עצמות הידיים שלו. המום, הוא חזר שוב ושוב על הניסוי ולאחר שהשתכנע שהאירוע אינו מקרי -ושעמיתיו לא יחשבו שדעתו נטרפה עליו- הוא פרסם מאמר ובישר את החדשה המהממת על קיומה של קרינה חזקה ומוזרה שכונתה "קרני X". תגלית זו זיכתה אותו ב- 1901 בפרס נובל.

השמועה המרעישה הגיעה אל האקדמיה הצרפתית למדעים ולאוזניו של Henry Becquerel שהחליט לחפש קשר אפשרי בין הקרינה החדשה לבין תופעת הזרחונות שהוא חקר. בקרל היה מפיק את תאורת הפלורוסנט ממלחי אורניום שהוא היה חושף לשמש. אולם יד המקרה שוב התערבה ופריס הייתה מעוננת. בקרל  השליך את כל חומרי הניסוי למגרה  והמתין  ימים רבים להופעת השמש. לאחר שהשמש בוששה להופיע, בקרל הוציא את כל החומרים וגילה לתדהמתו שמלחי האורניום - בלי שמש ובלי פלורוסנט - הפיקו אף הם קרינה. הוא כינה את האור החדש בשם קרני U.

לא רחוק מהמעבדה של בקרל, מארי ופייר קירי Marie &Pierre Curie עסקו אף הם בחקר חומרים רדיואקטיביים. נושא עבודת הדוקטורט של מארי היה על קרני ה-U שהתגלו על-ידי בקרל. לאחר האורניום, הפולוניום, הזוג הצליח להפיק מספר מיליגרמים של חומר בעל רדיואקטיביות גדולה פי שניים וחצי מיליון מזה של האורניום - הרדיום. הוא מזכה אותם בפרס נובל לשנת 1903.

המשך הסיפור של הרדיואקטיביות מוביל אל "הילד הקטן והאיש השמן" פצצות האטום שהוטלו על הירושימה ונגסאקי והוא מובא בפרק "הטכנולוגיה של ההרס" שמופיע באתר זה.

אך מהו הקשר בין חומרים רדיואקטיביים לבין הפנטום הזעיר?

ראטהרפורד Ernest Rutherford וצ'אדוויק James Chadwick הצטרפו אף הם לחקר הקרינה ויחד עם שאר החלקיקאים הם זיהו שלושה סוגים של התפרקות רדיואקטיבית - קרינת אלפא, בתא וגמא . קרינת אלפא וגמא התנהגו כראוי, לפי כל הכללים. קרינת בתא, לעומת זאת, חוללה מהומה והטילה מבוכה רבה בקרב הפיזיקאים. התהליך הרדיואקטיבי הזה הפר בצורה בוטה את העיקרון של שימור האנרגיה, אחד מחוקי הפיזיקה הבסיסיים ביותר. האנרגיה של האלקטרון שנפלט בהתפרקות הרדיואקטיבית הזו הייתה ברוב המקרים קטנה יותר מהמצופה.

גדולי הפיזיקאים נרתמו לחיפוש אחר האנרגיה האבודה. נילס בוהר Niels Bohr, הגורו מקופנהאגן, הרחיק לכת עד כדי כך ששקל לנטוש את העיקרון של שימור האנרגיה. ההצלה באה מוולפנג פאולי, W Pauli פיזיקאי אוסטרי, שבתגובת ייאוש הציע; את קיומו של חלקיק חדש, בלתי ידוע, שיגשר על הפער בין תיאוריה לבין התצפית. "עשיתי דבר נורא, המצאתי חלקיק שלא ניתן לגלות".

פרמי Enrico Fermi הפיזיקאי האיטלקי אישר ב-1934 את הכרח קיומו של חלקיק אלמוני, ניטרלי מבחינה חשמלית. לפי תיאוריה שהוא פיתח, בהתפרקות בתא מעורב כוח חדש - הכוח הגרעיני החלש . הוא כינה את החלקיק המופשט בשם ניטרינו -neutrino - )ניטרלי קטן באיטלקית(. בשל מעורבותו בכוח החלש הסיכוי שהניטרינו יבוא במגע עם חלקיק אחר קרוב מאד לאפס. כל גוף, גדול ככל שיהיה, שקוף עבור הניטרינו והוא יעבור דרכו כמו בחלל ריק.

היות שכל הגלאים לוכדי החלקיקים בנויים על "מפגשים" בין חלקיקים והפנטום הזעיר - בלשון המעטה - אינו חברותי במיוחד, שנים רבות יחלפו עד אשר ילכדו אותו ויתעדו את קיומו.

I have done a terrible thing. I have postulated a particle that cannot be detected.W.Paul




.
ד"ר אילנה מודלינגר
מסע בעידן הטכנולוגי
אבני הבנין של הטבע
Copyright ©
הבאפרקביתהקודם