מצפה הנויטרינו סודברי

מתוך אסטרופדיה
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
תמונה פנורמית של מצפה הניוטרינו סודברי, הממוקם בעומק של כ-2 ק"מ מתחת לאדמה. קוטרו שך הכדור הנראה בתמונה 30 מטר והוא מכיל מים כבדים. צילום: מצפה הנויטרינו של סודבורי.

מצפה הנויטרינו סודברי (באנגלית: Sudbury Neutrino Observatory) הוא מצפה לחלקיקי ניוטרינו, שנועד לחקור את התכונות של חלקיקי ניוטרינו ואת ליבת השמש באמצעות גילוי חלקיקי ניוטרינו שנוצרים בתהליכי המיזוג הגרעיני המתרחשים בליבת השמש. המצפה ממוקם בעומק של 2073 מטר מתחת לקרקע במכרה קריגטון ליד סודבורי, באונטריו אשר בקנדה. "הטלסקופ" בנוי מכדור בקוטר 30 מטר המלא (בחלקו) במים כבדים (מים שבהם במקום אטומי מימן יש אטומי דויטוריום). מסביב לכדור המים, ממוקמים 9600 תאים פוטואלקטריים, הרגישים לקרינת צ'רנקוב שנפלטת כאשר חלקיקי נויטרינו מבצעים אינטראקציה עם מים כבדים.


משמאל תמונה פנורמית של מצפה הניוטרינו סודברי, הממוקם בעומק של כ-2 ק"מ מתחת לאדמה. קוטרו שך הכדור הנראה בתמונה 30 מטר והוא מכיל מים כבדים. המצפה ממוקם מתחת לאדמה על מנת לסנן ככל האפשר את "הרעש" הנגרם כתוצאה מפגיעת חלקיקים אחרים מהקרינה הקוסמית.

התהליכים לגילוי ניוטרינו באמצעות מים כבדים

קיימים שלושה ערוצים שבאמצעותם מגלה מצפה סודברי חלקיקי ניוטרינו:

תגובות זרם טעון

תגובת זרם טעון (באנגלית: Charged Current Reaction):

בתגובה זו חלקיק הניוטרינו "מתנגש" עם גרעין הדוטריום, האנרגיה שלו משמשת להפיכת הניוטרון בגרעין הדויטריום לפרוטון (התפרקות בטא) ולשחרור אלקטרון. האלקטרון נושא עימו, בצורת אנרגיה קינטית, את רוב האנגיה העודפת. על כן האלקטרון עשוי לנוע במהירות הגבוהה ממהירות האור בתווך של המים הכבדים (ראו: שבירת אור). כתוצאה מכך האלקטרון מאט במהירות והאנרגיה משתחררת בצורת קרינה אלקטרומגנטית בתחום האור הנראה והאולטרא-סגול הקרויה קרינת צ'רנקוב. קרינה זו מתגלת באמצעות החיישנים הפוטואלקטרים בדפנות הכדור.

התגובה הנ"ל נקראת זרם טעון מאחר והחלקיק האלמנטרי שבאמצעותו מתבצעת התגובה הינו חלקיק טעון בשם בוזון W. התגובה הנ"ל מסוגל לגלות רק חלקיקי ניוטרינו מסוג ניוטרינו של האלקטרון (ראו: חלקיקים אלמנטריים).

תגובת זרם נייטרלי

תגובת זרם נייטרלי (באנגלית: Neutral Current Reaction):

המים הכבדים במצפה סודברי אינם נקים לחלוטין, למים אלו הוסיפו נתרן-כלורי שיש לו חשיבות להגדלת הסיכוי לגלות חלקיקי ניוטרינו.

בתגובה זו חלקיק הניוטרינו "מתנגש" עם גרעין הדוטריום, ונפלט מחדש, אחד הניוטרון בגרעין הדויטריום מקבל אנרגיה עודפת המאפשר לו להילכד על ידי גרעין של סידן 35 (שכאמור הוסף למים הכבדים). כתוצאה מכך הסידן 35 הופך לסידן 36 ומשחרר קרינת אור נראה. קרינה זו מתגלת באמצעות החיישנים הפוטואלקטרים בדפנות הכדור.

התגובה הנ"ל נקראת זרם נייטרלי מאחר והחלקיק האלמנטרי שבאמצעותו מתבצעת התגובה הינו חלקיק נייטרלי בשם בוזון Z. התגובה הנ"ל מסוגל לגלות חלקיקי ניוטרינו מכל הסוגים ועל כן היא הופכת את גלאי סודברי לחשוב במיוחד (ראו: חלקיקים אלמנטריים).

פיזור אלקטרון

פיזור אלקטרון (באנגלית: Electron Scattering):

בתגובה זו הרגישה לחלקיקי ניוטרינו של האלקטרון, אלקטרון "מתנגש" עם חלקיק ניוטרינו ומקבל אנרגיה קינטית. על כן האלקטרון עשוי לנוע במהירות הגבוהה ממהירות האור בתווך של המים הכבדים (ראו: שבירת אור). כתוצאה מכך האלקטרון מאט במהירות והאנרגיה משתחררת בצורת קרינת צ'רנקוב.

תרומתו של מצפה סודברי

מצפה סודבורי תרם ותורם רבות להבנת הניוטרינו, מסתו של הניוטרינו, פיתרון בעיית הניוטרינו מהשמש והתהליכים הגרעיניים המתרחשים בליבת השמש.

ראו גם

הרצאות וידאו

קישורים חיצוניים

ספרות מקצועית


מחברים


ערן אופק