בואו לגלות את עמוד הכתבה החדש שלנו
 

אתם מחוברים לאתר דרך IP ארגוני, להתחברות דרך המינוי האישי

טרם ביצעת אימות לכתובת הדוא"ל שלך. לאימות כתובת הדואל שלך  לחצו כאן

לקרוא ללא הגבלה, רק עם מינוי דיגיטלי בהארץ  

רשימת קריאה

רשימת הקריאה מאפשרת לך לשמור כתבות ולקרוא אותן במועד מאוחר יותר באתר,במובייל או באפליקציה.

לחיצה על כפתור "שמור", בתחילת הכתבה תוסיף את הכתבה לרשימת הקריאה שלך.
לחיצה על "הסר" תסיר את הכתבה מרשימת הקריאה.

פרס נובל בפיזיקה לשנת 2015 לחוקרים שגילו כי אחד מחלקיקי היסוד בטבע משנה את זהותו

היפני טקאקי קאג'יטה והקנדי ארתור מקדונלד זכו בפרס נובל לאחר ש"הניבו תובנות חיוניות לעולם הנסתר של חלקיקי הניטרינו", לפי ועדת הפרס. אתמול הוכרזו הזוכים בתחום הפיזיולוגיה והרפואה

46תגובות
Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo

ועדת פרסי נובל הכריזה היום (שלישי) כי היפני טקאקי קאג'יטה והקנדי ארתור מקדונלד הם חתני פרס נובל לפיזיקה לשנת 2015. קאג'יטה, מאוניברסיטת טוקיו, ומקדונלד מאוניברסיטת קינגסטון, זכו בפרס על תגליותיהם בחקר חלקיקי הניטרינו - אחד מחלקיקי היסוד בטבע.

"זוכי פרס הנובל בפיזיקה השנה הניבו תובנות חיוניות לעולם הנסתר של חלקיקי הניטרינו", הסבירו חברי ועדת הפרס. "אחרי פוטונים (חלקיקי אור), חלקיקי הניטרינו הם הרבים ביותר ביקום כולו, וכדור הארץ מופגז בהם ללא הרף. חלקיקי ניטרינו רבים נוצרים בתגובות בין הקרינה הקוסמית והאטמוספירה של כדור הארץ, אחרים מיוצרים בתגובות גרעיניות בתוך השמש ואלפי מיליארדים של חלקיקי ניטרינו זורמים דרך הגוף שלנו בכל שנייה. אלו החלקיקים החמקמקים ביותר בטבע", הוסיפו חברי הוועדה. 

מהו ניטרינו?

מקדונלד הסביר כי החלקיקים עוזרים להבין "כיצד היקום התפתח". בשיחת טלפון עם כתבים באקדמיה המלכותית של שוודיה למדעים הסביר החוקר כי "חלקיקי הניטרינו הם בין החלקיקים הבסיסיים ביותר שאיננו יודעים כיצד לחלקם עוד". לדבריו, ידע נוסף על הניטרינו מבהיר "כיצד היקום התפתח, והידיעה האם החלקיקים בעלי מסה עוזר לפזר גם את המסתורין הזה". את הזכייה בפרס הנובל הגדיר "חוויה מבהילה מאוד".

מאז שנות ה-60 חישבו מדענים את מספר חלקיקי הניטרינו שייצרה באופן תיאורטי השמש, אך בעת המדידות על פני כדור הארץ התברר כי שני שלישים מהחלקיקים שחושבו היו חסרים. במשך שנים ארוכות חשבו המדענים כי שגו בחישובים התיאורטיים בנוגע לאופן שבו נוצרים חלקיקי הניטרינו בשמש. אחת ההצעות שעלתה כדי ליישב את הסתירה היתה האפשרות כי החלקיקים הללו מסוגלים לשנות את זהותם.

על פי המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים, קיימים שלושה סוגי ניטרינו: האלקטרון-ניטרינו, מיואון-ניטרינו וטאו-ניטרינו. מבין השלושה מייצרת השמש רק את האלקטרון-ניטרינו, וזהו סוג החלקיקים שתוכננו הגלאים באותם ימים לזהות. המדענים העלו את ההשערה לפיה אם חלקיקי האלקטרון-ניטרינו נהפכים בדרכם לחלקיקי מיואון-ניטרינו או טאו-ניטרינו, ולמעשה משנים את זהותם, ניתן להשלים את הפאזל.

התיאוריה לפיה חלקיקי הניטרינו משנים את זהותם נותרה עוד שנים רבות בגדר ספקולציה. המהלכים הממשיים לבחינתה החלו בשנות ה-90, אז נבנו במעמקי האדמה גלאי ענק. בשנת 1996 הסתיימה הקמתו של הגלאי Kamiokande במכרה אבץ בעומק 1,000 מטרים מתחת לאדמה ובמרחק 250 קילומטר מצפון-מערב לטוקיו, והוא הפך פעיל. שלוש שנים מאוחר יותר, ב-1999, נכנס לפעולה גם הגלאי Sudbury Neutrino Observatory שהוקם במכרה ניקל באונטריו שבקנדה. בשנים הראשונות להפעלת הגלאים ניתחו החוקרים אלפי אותות של חלקיקי ניטרינו. התוצאות שהתקבלו מהניסויים בגלאים הראו כי חלק מחלקיקי הניטרינו אכן משנים את זהותם וכי הם בעלי מסה. "זהו דבר בעל חשיבות פורצת דרך בתחום פיזיקת החלקיקים ובהבנת שלנו את היקום", כתבו חברי ועדת הפרס.

סיור בגלאי הניטרינו באונטריו, קנדה. לחצו על המפה לעבור בין אזורים, הגדילו למסך מלא

גם אם שמם אינו ידוע בציבור הרחב, חלקיקי הניטרינו מרכיבים את כל עולמנו. אלפי מיליארדים מהם זורמים בגוף האדם בכל שנייה, למרות שלא ניתן לחוש בהם או לראותם. הם נעים במהירות קרובה למהירות האור ואין להם כמעט אינטראקציה עם חומר. חלקם נוצרו כבר ב"מפץ הגדול", ואחרים נוצרו בתהליכים אחרים בחלל ועל פני כדור הארץ – מהתפוצצות סופרנובות, מוות של כוכבים מאסיביים, ועד לריאקציות שונות בתוך כדור הארץ. ואולם מקורם של רוב חלקיקי הניטרינו שמגיעים אל כדור הארץ בתהליכים גרעיניים בתוך השמש.

בשנת 1930 הניח הפיזיקאי וחתן פרס נובל לשנת 1945 האוסטרי וולפגנג פאולי באופן תיאורטי כי חלקיקי הניטרינו קיימים, אך גם זה היה כדי לספק הסבר לתהליכים פיזיקאליים שדרשו את קיומו של חלקיק ניטראלי מבחינת מטען חשמלי וכזה שיש לו אינטראקציה זניחה מאוד עם חומרים. פאולי אמר לימים: "עשיתי דבר נורא, הנחתי קיומו של חלקיק שלא ניתן לאתר". צמד הזוכים הוכיח כי פאולי כלל לא טעה.

"הגילוי שעבורו ניתן הפרס השנה הוא אחד הגילויים החשובים ביותר בתורת החלקיקים ובהבנה של חוקי הטבע בעשרות השנים האחרונות", אומר ל"הארץ" פרופ' יוסי ניר, מהפקולטה לפיזיקה במכון ויצמן למדע. "יש לנו מודל נפלא שמתאר את החלקיקים היסודיים בטבע ואת הכוחות הפועלים ביניהם  - 'המודל הסטנדרטי' , אבל שני הניסויים הללו סיפקו למעשה את ההוכחה הראשונה שהמודל הזה אינו מספק תיאור מלא של הטבע (מעבר לחסרון נוסף של המודל, שהוא אינו כולל בתוכו את כוח המשיכה – ע"א)". לדברי פרופ' ניר, "גילוי המסה של חלקיקי ניטרינו מוכיח כי ישנם מרכיבים נוספים בטבע שהמודל הסטנדרטי אינו מתאר נכון. על פי המודל, חלקיקי הניטרינו הם חסרי מסה. אבל הניסויים הללו הראו כי הם אכן בעלי מסה, ובזכות תכונת המסה שלהם יכולים לשנות את אופיים כשהם מתקדמים במרחב. הדבר לא היה מתאפשר לו לא היו בעלי מסה. הניסוי של מקדונלד בקנדה הוכיח באופן מובהק כי החלקיקים מגיעים לכאן מהשמש אחרי ששינו את זהותם – מהרגע שבו נוצרו בשמש ועד שהגיעו לכדור הארץ".

אי־אף־פי

מאז 1901 חולק פרס נובל לפיזיקה 108 פעמים וזכו בו 199 מדענים, מהם שתי נשים בלבד. 47 פעמים זכה בפרס מועמד אחד בלבד, והגיל הממוצע של חתני הפרס הוא 55. הזוכה הצעיר ביותר בפרס הוא לאורנס בראג, שהיה בן 25 כשזכה בפרס יחד עם אביו בשנת 1915.

אתמול נפתח שבוע ההכרזה על חתני הפרס, עם ההכרזה על הזוכים בפרס בתחום הפיזיולוגיה והרפואה – שנחלק השנה בין שלושה חוקרים: ויליאם קמפבל מארה"ב, סטושי אומורה מיפן והחוקרת יויו טו מסין. השלושה זכו בפרס עבור גילוי תרופות לזיהומים ומחלות טפיליות מסוכנות ונפוצות, כמו "עיוורון הנהר", פילריאסיס הלימפה ומלריה. הגילויים של החוקרים, כך על פי ועדת הפרס, הצילו את חייהם של מאות מיליוני בני אדם.

ההכרזות על זוכי הפרס יימשכו במהלך השבוע הקרוב: מחר יוכרזו חתני הפרס לכימיה לשנת 2015. ביום שישי יוכרזו זוכי פרס נובל לשלום, וביום שני הבא, 12 באוקטובר, יוכרזו זוכי הפרס בתחום הכלכלה. מועד ההכרזה על זוכה פרס נובל בספרות טרם פורסם. כמדי שנה, הפרס יוענק לזוכים בטקס חגיגי שיתקיים ב-10 בדצמבר – יום מותו של אלפרד נובל, מייסד הפרס.



תגובות

דלג על התגובות

בשליחת תגובה זו הנני מצהיר שאני מסכים/מסכימה עם תנאי השימוש של אתר הארץ

סדר את התגובות
*#
בואו לגלות את עמוד הכתבה החדש שלנו