מאיפה נייטרינו מקבל את המסה שלהם? זו תעלומה, אחת המבלבלות ביותר במודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים. אבל צוות של פיזיקאים חושב שהם יודעים לפתור את זה.
הנה הבעיה: נייטרינו מוזר. חלקיקים קלושים במיוחד, רובם כל כך בעלי אנרגיה נמוכה וחסרת משמעות עד שהם עוברים בכל כדור הארץ שלנו מבלי לעצור. במשך עשרות שנים מדענים חשבו שאין להם מסה כלל. בגרסה המקורית של הדגם הסטנדרטי, המתאר את פיזיקת החלקיקים, הניוטרינו היה חסר משקל לחלוטין. לפני כשני עשורים זה השתנה. פיזיקאים יודעים כעת שלנייטרינו יש מסה, אם כי בכמויות זעירות. והם עדיין לא בטוחים בדיוק מדוע המיסה הזו היא.
אנו יכולים לפתור את התעלומה, טוען מאמר חדש שפורסם ב -31 בינואר בכתב העת Physical Review Letters. בהינתן מספיק זמן ונתונים, הנייטרינים בעלי האנרגיה הגבוהה ביותר שאנו יכולים כבר לזהות אמורים לעזור לפתוח את הסודות למסתם.
איתור תהודה נייטרינו
Neutrinos מגיעים עם כמויות אנרגיה שונות: שני חלקיקים זהים אחרת יתנהגו בצורה שונה מאוד תלוי בכמות האנרגיה שהם נושאים.
מרבית הנייטרינו שאנחנו יכולים לזהות מגיעים מהשמש שלנו וקומץ מקורות אנרגיה סופר-בהירים על כדור הארץ (כמו כורים גרעיניים), והם אנרגיה נמוכה יחסית. ונייטרינו עם אנרגיה נמוכה מחליק דרך נתחי החומר בקלות, מבלי להיתקל בדבר. אבל כוכב הלכת שלנו מופגז גם על ידי נייטרינים בעלי אנרגיה גבוהה בהרבה. ואלה נוטים הרבה יותר להיתקע בחלקיקים אחרים, כמו קרוואן לטרקטור שצורח בכביש המהיר בנתיב החולף.
עוד בשנת 2012, גלאי חלקיקים עלה לאינטרנט באנטארקטיקה שנועד לגלות את אותם נייטרינים בעלי אנרגיה גבוהה יותר. אבל הגלאי, ששמו IceCube, לא יכול לחוש אותם ישירות. במקום זאת הוא מחפש את התוצאות של התנגשויות נייטרינו אנרגיה גבוהה עם מולקולות מים בקרח שמסביב - התנגשויות שמייצרות התפרצויות של סוגים אחרים של חלקיקים ש- IceCube יכולה לזהות. בדרך כלל התפרצויות אלה מבולגנות, ומייצרות מגוון של חלקיקים. אבל לפעמים הם נקיים באופן יוצא דופן - תוצאה של תהליך שנקרא תהודה, אמר מחבר המחקר Bhupal Dev, פיזיקאי מאוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס.
כאשר נייטרינו פוגע בחלקיק אחר, ובמיוחד באלקטרון, הוא לפעמים יעבור תהליך המכונה תהודה גלאשוב, דב אמר ל- Live Science כי התהודה מרסקת את שני החלקיקים יחד והופכת אותם למשהו חדש: בוסון W. לראשונה הוצע בשנת 1959, תהודה של גלשוב דורשת אנרגיות גבוהות מאוד, ודוגמה יחידה אולי הופיעה ב- IceCube בשנת 2018, על פי שיחת 2018 בוועידת נייטרינוס.
אך לדברי דב ומחבריו המשותפים, יתכנו סוגים אחרים של תהודה בחוץ. אחת התיאוריות הפופולריות יותר לגבי האופן שבו הניוטרינים משיגים את המסה שלהם ידועה בשם "המודל של זי." ותחת מודל ה- Zee, היה קיים סוג אחר של תהודה כמו גלאשוב, ומייצר חלקיק חדש נוסף, המכונה "פרץ ה- Zee", כתבו החוקרים במחקר החדש. ותהודה זו תהיה ביכולתה של IceCube לזהות.
אם יתגלה התפרצות של זי, הדבר יוביל לעדכון קיצוני של הדגם הסטנדרטי, ויהפוך לחלוטין את האופן בו הפיזיקאים רואים נייטרינים, אמר דב.
המודל של זי היה עובר מתיאוריה למדע תקין, והמודל הקיים של נייטרינו ייזרק החוצה.
אולם IceCube רגיש רק לטווחים מסוימים של אנרגיות ניטרינו, והתנאים שייצרו התפרצויות של Zee נמצאים בקצוות החיצוניים של אותו טווח. זמן נתון, אירוע כזה יתגלה ככל הנראה על ידי IceCube בשלב כלשהו במהלך 30 השנים הבאות.
אך למרבה המזל, עדכונים ל- IceCube מגיעים, ציינו החוקרים. ברגע שהגלאי ישודרג ל- IceCube-Gen 2 הגדול והרגיש הרבה יותר (לא ברור בדיוק מתי זה יקרה), המכשיר הרגיש יותר אמור להיות מסוגל להרים פרץ Zee תוך שלוש שנים בלבד - אם התפרצויות של Zee הן באמת שם.
ואם התפרצויות של זי אינן שם בחוץ, ודגם ה- Zee טועה, מסתורין מסת מסת הניוטרינו רק יעמיק.
