פיזיקאים רשמו לראשונה נייטרינו סולאריים באנרגיות נמוכות שיא

שיתוף הפעולה המדעי XENONnT, שבו נוטלים חלק פעיל מדענים ממכון ויצמן, רשם נייטרינו סולאריים בעלי אנרגיה נמוכה שיא — חלקיקים שעד כה לא ניתן היה לראותם.

קבוצת חוקרים בינלאומית תיעדה בגלאי XENONnT, הממוקם במעבדה התת-קרקעית גראן סאסו שבאיטליה בעומק של 1400 מטרים, פיזור של נייטרינו סולאריים על אלקטרונים. מדידה זו הורידה את סף האנרגיה לרישום לרמה נמוכה שיא – כ-17 keV.

עד כמה מדובר בערך זעיר אפשר לראות בדוגמה הבאה: כדי "לשמוע" חלקיק כזה נדרש גלאי המסוגל להבחין ברשרוש של גרגר חול בצדו השני של המגרש במהלך משחק כדורגל. המדענים בנו גלאי כזה.

את עיקר האות שהתגלה היוו הנייטרינו מסוג pp, הנוצרים בתגובות התרמו-גרעיניות של מחזור פרוטון-פרוטון, המשמשות מקור האנרגיה העיקרי של השמש.

הגלאי XENONnT נבנה מלכתחילה לצורך חיפוש חומר אפל והוא מכיל כ-5.9 טונות של קסנון נוזלי טהור במיוחד. כדי לתעד אות כה חלש של נייטרינו סולאריים ברמת המהימנות הנדרשת בפיזיקת חלקיקים יסודיים, נדרשו המדענים להביא את רמת הניקיון של המתקן לערכים מדהימים. הקושי המרכזי היה רעשי הרקע מהראדון הרדיואקטיבי הנפלט מחומרי הגלאי עצמו. המומחים פיתחו מערכת קריוגנית מורכבת ביותר, המטהרת את הקסנון באופן מתמיד, ובנוסף הביאו בחשבון קרינת רקע מאיזוטופים של עופרת וקריפטון.

התוצאה החדשה מרחיבה את היכולות המדעיות של המתקן והופכת את XENONnT לאחד מגלאי הנייטרינו הרגישים בעולם. הטכנולוגיות שפותחו מניחות את הבסיס להקמת מצפים מהדור הבא.

פרופסור רני בודניק ממכון ויצמן מציין: "נכנסנו לעידן שבו אנחנו יכולים לראות דברים שקודם לכן היו בלתי ניתנים לתפיסה עבור האדם, וכעת אנו נערכים לחקור את מה שמצפה לנו שם — גם תהליכים צפויים לחלוטין וגם תגליות בלתי צפויות לגמרי".