היום נדבר על החלקיקים החמקמקים ביותר בטבע. אנחנו מתייחסים אליו נויטרינו. אלה הם חלקיקים שתוארו לראשונה בשנות השלושים בצורה תיאורטית על ידי מדען שהתמקד בפיזיקה קוונטית בשם וולפגנג פאולי. קשה מאוד לאתר חלקיקים מכיוון שהם כמעט אינם מתקשרים עם חומר רגיל.
לכן אנו הולכים להקדיש מאמר זה כדי לספר לכם את כל המאפיינים, החשיבות והסקרנות של ניטרינים.
תכונות עיקריות
יש הסבר מדוע כל כך קשה לזהות את החלקיקים האלה. והם חלקיקים שבקושי מתקשרים עם חומר רגיל. יתר על כן, יש להם מסה קטנה מאוד ומטען חשמלי ניטראלי, ומכאן שמם. הם חלקיקים ש יכול להתמודד עם תגובות גרעיניות ולא להיות מושפע. הם גם לא מושפעים מכוחות אחרים כמו אלקטרומגנטיים. הדרכים היחידות לקיים אינטראקציה עם נייטרינים הן באמצעות פעולת כוח המשיכה ואינטראקציה גרעינית חלשה קטנה. אין ספק שמדובר בחלקיקים מוזרים למדי שתפסו את תשומת ליבם של מדענים רבים שהתמקדו בפיזיקה קוונטית.
על מנת לאתר את הנייטרינים, יהיה צורך לייצר לוחית עופרת בעובי של שנת אור אחת בכדי להבטיח כי מחצית מהניטרינים הללו העוברים דרכה יוכלו להתנגש כדי להיות מסוגלים ללכוד אותם. מדענים טוענים כמה קשה ללכוד ניטרינו. על מנת להסביר זאת אנו רואים שבכל שנייה שהזמן עובר עוברים כמה מיליונים מהחלקיקים הללו דרך הפלנטה שלנו ואת עצמנו בלי להתנגש בפועל. הם גם לא התנגשו בפרט אחר, למרות שחלקם כן.
לתפוס את הנייטרינים
ניתן להמחיש נייטרינים על ידי שימוש במכניקת הקוונטים. על פי עקרונות אלה יהיה צורך לבנות גיליון עופרת במידות של (9,46 × 1012 ק"מ כדי להיות מסוגל לתפוס מחצית מהניטרינים שעוברים דרכו. למרות כמה נייטרינים חמקמקים כיום, יש לנו כמה מצפי כוכבים המסוגלים לזהות אותם. אחד המצפים הללו מכונה Super-Kamiokande היפנית והוא מכונה אמיתית. המצפה ממוקם בהידה, האי הגדול ביותר בארכיפלג של יפן.
סופר-קמיוקנדה נבנה בתוך מכרה בעומק של קילומטר. מצפה כוכבים זה הוא בגודל של 40 מטר ורוחב 40 מטר. כרך זה דומה לזה של בניין בן 15 קומות. אתה רק צריך לראות את גודל המצפה הדרוש כדי להפוך אותו לפשתן כדי להבין את הקושי לזהות אותם.
בתוך המצפה אנו מוצאים לא יותר ולא פחות מ- 50.000 טון מים עם עוני קיצוני המוקפים ב -11.000 צינורות פוטו-מכפיל. מכפילי פוטו אלה הם סוג של חיישנים המאפשרים לנו לראות נייטרינים כאשר הם עוברים על פני כדור הארץ שלנו. זה לא שאתה יכול לראות את הנייטרינים האלה ישירות, אך ניתן לצפות בקרינת צ'רנקוב שהם מייצרים כאשר הם עוברים דרך המים. מים הם חומר מוליך ונוזל שנחשב כממס האוניברסלי. בזכות תכונות המים אנו יכולים לראות את הקרינה שהניטרינים מפיצים כאשר הם עוברים דרכה.
סקרנות נוטרינו
הדבר המוזר ביותר בכל החידוש הזה הוא שמדענים עובדים בתוך המצפה הזה וגילו כמה תגליות. אחת התגליות הללו היא שעל ידי שימוש בפחות מים ופחות מים טהורים ניתן לצפות בנייטרינים שחזרו על עצמם במרחק גדול יותר. זאת אומרת, נייטרינים אלה שניתן לצפות בסוג מים זה מגיעים מסופרנובה ישנה יותר.
הטומאה שמתווספת למים כדי להיות מסוגלים לדמיין את הנייטרינים הללו היא גדוליניום. זהו יסוד כימי השייך לקבוצת האדמות הנדירות שיש לו השפעה על שילובו במים. השפעה זו מגבירה באופן דרסטי את רגישות הגלאי כדי להיות מסוגל לדמיין את מעברם של ניטרינים. חוקרים שעבדו במצפה כוכבים זה הוסיפו 13 טונות של תרכובת שנוצרה על ידי גדוליניום למים עם טוהר גבוה. זה הופך את הריכוז הכולל של אלמנט זה בתמיסה הכללית ל 0.01%. ריכוז זה הכרחי כדי להיות מסוגל להגביר את האות של הנייטרינים החלשים יותר וכך להיות מסוגל להתבונן בהם.
משמעות
אתה יכול לחשוב מדוע מדענים עושים את כל המאמצים הללו כדי ללמוד עניין מיוחד יותר. וזה, למרות שאיננו מאמינים בכך, הם כלי חיוני שיכול לספק לנו כמות גדולה של מידע על סופרנובות. הסופרנובה היא הפיצוצים האלימים המתרחשים באותם כוכבים שכבר אינם מסוגלים לעמוד בלחץ עקב התנוונות האלקטרונים. ידע זה חיוני בכדי לדעת יותר על מבנה היקום.
נוטרינים נעים במהירות גדולה מאוד קרוב למהירות האור. אנו יודעים שאף גוף בעל מסה אינו יכול לנוע במהירות האור. לכן זה מצביע על כך שלנייטרנים יש מסה. הודות לכך, ניתן להסביר סדרה של תגובות חלקיקים אלמנטריים. החשיבות שיש לנייטרינים מתאימים יותר היא אדירה. משמעות הדבר היא שנייטרינים שיש להם מסה אינם מתאימים למודל הסטנדרטי של החלקיקים הנדון בפיזיקה התיאורטית. המודל הקלאסי לפיזיקה קוונטית מיושן יותר ויש לבצע שינויים מסוימים. נמלי הידע הולכים וגדלים.
העובדה שלנייטרנים יש מסה מסבירה דברים רבים. יש לזכור כי למודל הפיזיקה הקוונטית יש בין 14 ל -20 פרמטרים שרירותיים והוא מודל לא כל כך יעיל למדע הנוכחי. כפי שאתה יכול לראות, לנייטרינים יש רלוונטיות רבה בעולם הפיזיקה הקוונטית וידע היקום.
אני מקווה שעם מידע זה תוכלו ללמוד עוד על מה הם ניטרינים, מאפייניהם וחשיבותם לעולם המדע והאסטרונומיה.