נייטרינו הם חלקיקים תת אטומיים חמקמקים הנוצרים במגוון רחב של תהליכים גרעיניים. שמם שמשמעותו "נייטרלי קטן" מתייחס לעובדה שאינם נושאים מטען חשמלי. מבין ארבעת הכוחות הבסיסיים ביקום, הנייטרינים מתקשרים רק עם שניים - כוח המשיכה והכוח החלש, האחראי להתפרקות הרדיואקטיבית של האטומים. כשאין כמעט מסה, הם מסתובבים בקוסמוס כמעט במהירות האור.
אינספור נייטרינים התרחשו בשברים של שנייה אחרי המפץ הגדול. ונוייטרינים חדשים נוצרים כל הזמן: בלבם הגרעיני של הכוכבים, במאיצי החלקיקים ובכורים האטומיים על פני כדור הארץ, בזמן התמוטטותם הנפוצה של סופרנובות וכאשר גורמים רדיואקטיביים להתפורר. המשמעות היא שיש בממוצע פי נייטרינו פי מיליארד יותר מאשר פרוטונים ביקום, לפי הפיזיקאי קרסטן הייגר מאוניברסיטת ייל בניו הייבן, קונטיקט.
למרות השכיחות שלהם, נייטרינים נותרו לרוב בגדר תעלומה לפיזיקאים מכיוון שהחלקיקים כה קשים לתפיסה. הניוטרינים זורמים ברוב החומר כאילו היו קרני אור העוברות דרך חלון שקוף, בקושי מתקשרים עם כל דבר אחר הקיים. כרגע כמאה מיליארד נייטרינו עוברים בכל סנטימטר רבוע בגופכם ברגע זה, אם כי לא תרגישו דבר.
מגלה חלקיקים בלתי נראים
הניוטרינו הוצגו לראשונה כתשובה לאניגמה מדעית. בשלהי המאה ה -19 החוקרים תמו על תופעה המכונה ריקבון בטא, שבה הגרעין בתוך אטום פולט באופן ספונטני אלקטרון. נראה כי עששת בטא הפרה שני חוקים פיזיקליים בסיסיים: שימור אנרגיה ושמירת מומנטום. בדעיכה של בטא, נראה היה כי לתצורה הסופית של החלקיקים יש מעט אנרגיה מעט מדי, והפרוטון עמד ללא הפסקה במקום שנדפק בכיוון ההפוך של האלקטרון. רק ב -1930 הציע הפיזיקאי וולפגנג פאולי את הרעיון שייתכן שיצא חלקיק נוסף מהגרעין, כשהוא נושא עימו את האנרגיה והתנופה החסרה.
"עשיתי דבר נורא. פרסמתי חלקיק שאי אפשר לגלות," אמר פאולי לחבר והתייחס לעובדה שהנייטרינו ההשערה שלו היה כה רפואי עד שבקושי היה מתקשר עם שום דבר ולא יהיה לו המון מעט .
יותר מרבע מאה לאחר מכן בנו הפיזיקאים קלייד קוואן ופרדריק ריינס גלאי נייטרינו והציבו אותו מחוץ לכור הגרעיני בתחנת הכוח האטומית של נהר סוואנה בדרום קרוליינה. הניסוי שלהם הצליח לחטוף כמה ממאות הטריליוני נייטרינים שטסו מהכור, וקואן וריינס שלחו בגאווה לפולי מברק כדי להודיע לו על אישורם. ריינס היה ממשיך לזכות בפרס נובל לפיזיקה בשנת 1995 - ואז נפטר קוואן.
אך מאז, נייטרינו מתריס ללא הרף עם ציפיות המדענים.
השמש מייצרת מספרים אדירים של נייטרינו שמפגיזים את כדור הארץ. באמצע המאה ה -20, חוקרים בנו גלאים כדי לחפש אחר נייטרינו אלה, אך הניסויים שלהם כל הזמן הראו אי התאמה, וגילו רק כשליש מהנייטרינו שנחזה. או שמשהו לא היה בסדר עם דגמי השמש של אסטרונומים, או שקרה משהו מוזר.
הפיזיקאים הבינו בסופו של דבר שהנייטרינים ככל הנראה מגיעים בשלושה טעמים, או סוגים שונים. הנייטרינו הרגיל נקרא נייטרינו האלקטרוני, אך קיימים גם שני טעמים אחרים: נייטרינו מואון וניטרנו טאו. כאשר הם עוברים דרך המרחק בין השמש לכוכב הלכת שלנו, נייטרינו מתנדנד בין שלושת הסוגים הללו, וזו הסיבה שאותם הניסויים המוקדמים - שנועדו רק לחפש טעם אחד - חסרים שני שלישים מהמספר הכולל שלהם.
אבל רק חלקיקים שיש להם מסה יכולים לעבור תנודה זו, תוך סתירה לרעיונות קודמים שלפיו הניוטרינים היו חסרי המונים. בעוד שמדענים עדיין לא יודעים את ההמונים המדויקים של שלושת הנייטרינו, ניסויים קבעו כי הכבד שבהם חייב להיות לפחות פי 0.0000059 ממסת האלקטרון.
חוקים חדשים לניוטרינו?
בשנת 2011, חוקרים מהפרויקט Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatur (OPERA) באיטליה גרמו לתחושה עולמית כשהודיעו כי הם גילו כי נייטרינו נוסע מהר יותר ממהירות האור - מיזם כביכול בלתי אפשרי. למרות שהתפרסמו בתקשורת באופן נרחב, התוצאות התקבלו בספקנות רבה מהקהילה המדעית. פחות משנה לאחר מכן, פיזיקאים הבינו שחיווט לקוי חיקה ממצא מהיר יותר מאור, ונייטרינים חזרו לתחום של חלקיקים שומרי חוק מבחינה קוסמית.
אבל למדענים יש עדיין הרבה מה ללמוד על נייטרינים. לאחרונה, חוקרים מניסוי Mini Booster Neutrino (MiniBooNE) במעבדת המאיץ הלאומי של פרמי (פרמילאב) הסמוכה לשיקגו סיפקו ראיות משכנעות כי גילו סוג חדש של נייטרינו, המכונה נייטרינו סטרילי. ממצא כזה מאשש אנומליה קודמת שנראתה בגלאי הנזלת Neutrino גלאי (LSND), ניסוי במעבדה הלאומית לוס אלמוס בניו מקסיקו. נייטרינים סטריליים יתגברו בכל הפיזיקה הידועה מכיוון שהם אינם משתלבים במה שמכונה המודל הסטנדרטי, מסגרת המסבירה כמעט את כל החלקיקים והכוחות הידועים למעט כוח הכבידה.
אם התוצאות החדשות של MiniBooNE יתמידו, "זה יהיה ענק; זה מעבר למודל הסטנדרטי; זה ידרוש חלקיקים חדשים ... ומסגרת אנליטית חדשה לגמרי", אמרה פיזיקת החלקיקים קייט שולברג מאוניברסיטת דיוק ל- Live Science.
