ההבנה כי השמש שלנו מופעלת באמצעות היתוך גרעיני הביאה להקלה בקרב המדענים, שהיו מוטרדים מחוסר התאמה בין ההרכב הכימי של השמש לבין ההיסטוריה הגיאולוגית והביולוגית של כדור הארץ. התגובות הגרעיניות שמפעילות את השמש לא רק משחררות כמויות אדירות של קרינה, אלא גם משחררות מספר עצום של חלקיקים חמקמקים הנקראים נייטרינים. נזכיר כי נייטרינו מיוצר בכל שלב של שרשרת פרוטון-פרוטון המספקת אנרגיה לשמש. למרבה הצער, התוצרים של ההיתוך הגרעיני לא תאמו את תיאוריות ראשוניות: מספר הנייטרינים שנצפו היה נמוך מדי.
באדיבות וויקיפדיה
נייטרינים הם חלקיקים שתיאורטית מסתם נמוכה יותר מכל חלקיק יסוד מוכר. האינטראקציה שלהם עם חומר רגיל כל כך חלשה, שהם עוברים דרך כדור הארץ כאילו לא היה קיים. חלקיקים אלה מיוצרים באמצעות תהליכים רדיואקטיביים, המתרחשים בעת היתוך גרעיני בליבת כוכבים. לאחר שהנייטרינים נוצרים בליבת השמש הם עוזבים את השמש בתוך כמה שניות. חלקם נע לעבר כדור הארץ במהירות הקרובה למהירות האור. לכן, הנייטרינים יוצרים הזדמנות מצוינת "לראות" חומר המגיע ישירות מהליבה התרמו-גרעינית של השמש. שטף הנייטרינו על פני כדור הארץ עצום; כ- 1014 נייטרינים עוברים בכל מטר רבוע בשנייה. כ- 10 טריליון נייטרינים עוברים דרך גופך כל שנייה, ואתה אינך מרגיש דבר! נייטרינים מגיעים בשלושה סוגים או "טעמים" שונים, הקשורים לסוג התגובה הגרעינית שהתרחשה. התגובות הקשורות בהופעתם יוצרות: אלקטרונים, או חלקיקי טאו, או מיואונים.
באדיבות וויקיפדיה
זיהוי נייטרינים הוא אתגר של ממש. אינטראקציה שלהם כל כך חלשה, שנדרשו גלאים עצומי-ממדים כדי לזהות אינטראקציות נדירות בין נייטרינו לבין גרעין האטום. כמויות גדולות של נוזלים מיוחדים, טהורים במיוחד, נמצאים בגלאים אלה; התנגשויות הנייטרינו עם נוזלי הגלאי יוצרות, מדי פעם, הבזק ייחודי של אור. הגלאים חייבים להיות ממוקמים עמוק מתחת לפני הקרקע, כדי להגן עליהם מפני חלקיקים אחרים המגיעים מן החלל הבין כוכבי. הפיזיקאי האמריקאי ריי דיוויס מהמעבדה הלאומית ברוקהייבן היה חלוץ בעריכת ניסויים מסוג זה. הגלאי המקורי שלו פעל מ- 1970 עד 1994 עמוק במכרה זהב בדרום דקוטה. נייטרינו התגלו על ידי האינטראקציות הנדירות שלהם עם אטומי כלור במכל שבו נמצאו כ- 450,000 ליטרים של תמיסה כלורית, שהיא בעצם נוזל ניקוי. הניסוי של דיוויס זיהה רק 1/3 מהנייטרינים הצפויים, לפי מודלים של השמש. במשך זמן מה, אנשים פיקפקו בתוצאות הניסוי שלו, מפני שההשלכות שלו היו דרמטיות: אולי המודלים של השמש שגויים או שקיימת פיזיקה חדשה הקשורה לנייטרינים. אבל כאשר הופעלו גלאים אחרים, ובמיוחד את הגלאי SNO – סאדברי נייטרינו בקנדה, והניסוי קמיוקאנד ביפן, הם אישרו את קיומם של המרכיבים החסרים. תוצאות הניסוי של ריי דיוויס אומתו, ובשנת 2002 הוא חלק את פרס נובל בפיזיקה עם קושיבה מיפן.
השינויים בהבנת תהליכים בשמש שהובילו לפיזיקה חדשה, גרמו לחוקרים להתרכז בפגמים אפשריים במודל של ייצור אנרגיה סולארית. תרם לכך גם התחום המתפתח של הליו-ססמולוגיה – המאפשר לבחון את הדרך שבה גלי קול מתפשטים מפנים השמש החוצה – בכך, סייע תחום זה לאישור המודל של השמש. כיום, מודל זה נראה כחסין מטעות. מחקר השמש הצביע על פיזיקה חדשה. המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים קבע כי הנייטרינים, דלי המסה, וכי שלושת סוגי הנייטרינים עצמאיים לחלוטין. בשנת 1998, הראיות שנאספו בגלאי נייטרינו Super-Kamiokande ביפן הראו בוודאות כי נייטרינו יכול לשנות את הסוג שלו, ותוצאה זו אושרה בשנת 2001 במצפה כוכבים סאדברי נייטרינו. אם הנייטרינים יכולים להחליף את סוגם, או "להתנדנד" בין שלושת הסוגים, אזי הם חייבים להיות בעלי מסה קטנה (לכן, הם גם חייבים לנוע קצת יותר לאט ממהירות האור). הפאזל נפתר. ניסוי סאדברי הראה כי 1/3 מהנייטרינים, שמקורם בליבת השמש, הם מסוג האלקטרון ו- ⅔ הם מסוג טאו או מיואון. לאחר שהנייטרינים עזבו את השמש ונעו לעבר כדור הארץ הם החליפו במהלך התנועה את זהותם בין שלושת הסוגים. ריי דייויס זיהה רק מחצית מהניטרינים האלקטרוניים. המודל של מבנה השמש ודרך פעולתה נכון, אבל הפיזיקה והאסטרונומיה עדיין עוסקות בהשלכות העמוקות של חקר הנייטרינים דליי-המסה, הנוצרים מתגובות גרעיניות שיוצרות אלקטרונים, חלקיקי טאו, או מיואונים.
Author: Chris Impey