גליום הוא חומר מגניב. הוא מוצק כל עוד אתם לא מרימים אותו במו ידכם, כי אז הוא הופך לנוזלי בגלל טמפרטורת ההיתוך היחסית נמוכה שלו. עבור פיזיקאים, לאחד משני האיזוטופים היציבים של גליום יש גם שימוש נוסף: ניתן להשתמש בו כדי לחקור נייטרינו סולארי. ומסיבה זו, פיזיקאים נתקלו בתעלומה שעשויה לטלטל את כל הפיזיקה המודרנית.
הבעיה היא לא עם גליום. המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים הוא כנראה אחת התיאוריות הטובות ביותר שהופקו אי פעם על ידי מוחות אנושיים, ובכל זאת הוא מוגבל. מדענים מודעים לזה - הם פשוט לא בטוחים איפה באמת הגבולות ומה מעבר. כאן לפעמים נכנסת המתכת הנוזלית.
אם אטום של גליום-71 יוצר אינטראקציה עם נייטרינו אלקטרוני, הוא מתפרק לגרמניום-71 ואלקטרון. בניגוד לגליום, גרמניום-71 אינו יציב והוא מתפרק עם זמן מחצית חיים של 11.4 ימים בחזרה לגליום, תהליך נוח וניתן למדידה.
נייטרינו הוא חלקיק קטן ומוזר. ישנם שלושה סוגים ידועים: נייטרינו אלקטרוני, נייטרינו מיואוני ונייטרינו טאואוני. אלה ידועים בתור טעמים. אין להם מטען חשמלי והמסה כל כך קטנה שמזמן חשבו שיש להם מסה אפסית. הם יכולים לנוע על פני מרחקים בין גלקטיים ללא הפרעה. יש 100 טריליון נייטרינו שעוברים בגופכם בכל שנייה, אבל אתם לא יכולים להרגיש את זה. אינטראקציה עם נייטרינו היא נדירה.
הם נוצרים במספר עצום של אירועים פיזיקליים, כולל בתהליך ההיתוך במרכז השמש. אבל בזמן שהם נעים משהו קורה. הם משנים טעמים. הם עוברים מהיותם נייטרינו אלקטרוני, לנייטרינו מיואוני, לנייטרינו טאואוני או להיפך. היחס של תנודה זו חזוי היטב על ידי תצפיות ותיאוריות.
וכאן זה מסתבך. כי ניסויי גליום לא מייצרים מספיק גרמניום.
הידיעה שיש משהו על הפרק מגיעה מתוצאות ניסוי הגליום הסובייטי-אמריקאי, שהחל ב-1989 ונמשך עשרות שנים. רק שנתיים לאחר מכן החל באיטליה ניסוי נוסף בשם GALLEX. שניהם הצביעו על גירעון בכמות הגרמניום המיוצר. זו האנומליה של גליום.
אם לסלף את שייקספיר, האשמה היא לא בכוכב שלנו, אלא בבחירת האלמנט שלנו. מחקר המשך בשם Baksan Experiment on Sterile Transitions (BEST) - העביר גליום לנייטרינו באמצעות כרום רדיואקטיבי (שהוא מקור אינטנסיבי של נייטרינו). הרעיון היה לראות אם הבעיה היא אולי בציפיות הסולאריות. שוב, תפוקת הגרמניום-71 הייתה נמוכה מהצפוי, בין 20 ל-24 אחוזים נמוכה יותר.
אפשרות נוספת הייתה העובדה שאולי האינטראקציה בין הנייטרינו לגליום לא הובנה במלואה. זה דוייק בשנת 2023 מבלי לפתור את האנומליה. חלופה נוספת הייתה זמן מחצית החיים של גרמניום-71 - אולי המדידה של 11.4 ימים לא הייתה נכונה. אבל גם זה בסופו של דבר דוייק, ונשאר בהסכמה עם ניסויים קודמים. האנומליה נמשכה.
המדענים לא רומזים שיש תפריט סודי של חלקיקים במסעדה שהיא המודל הסטנדרטי. עד כמה שהם יכולים לדעת, הטעמים הם שלושה. אבל הם הזכירו את המגבלות. הם חושדים שישנם שם חלקיקים אחרים, וגרסה של נייטרינו שמקיימת אינטראקציה רק באמצעות כוח הכבידה עשויה להיות אחד מהם. קיומו של נייטרינו סטרילי בעל מסה של אחד חלקי חמש-מאות משל האלקטרון נדחה על ידי ניסויים אחרים. אבל התוצאות מניסוי BEST למעשה העלו את המסה של הנייטרינו הסטרילי גבוה מזה.
זה לא אומר שהנייטרינו הסטרילי הוא התשובה הנכונה. יכול להיות שיש עוד כמה מאפיינים בניסויים שמדענים לא הבינו. או שיכול להיות הסבר אחר לגמרי שעדיין דורש פיזיקה מעבר למודל הסטנדרטי. הם פשוט לא יודעים עדיין, אבל זה באמת מרתק שמתכת כל כך מגניבה עשויה להחזיק את המפתח לדרך חדשה לגמרי בהבנת היקום.
מקורות:
קטעים מ-Meet The Gallium Anomaly – An (Old) New Challenge To All Known Physics מאת IFLScience שנכתב ע"י: Dr. Alfredo Carpineti.
קטעים מ-?What Could Explain the Gallium Anomaly Quanta Magazine שנכתב ע"י: Jonathan O'Callaghan.
קטעים מ-The gallium anomaly מאת S.R. Elliott, V.N. Gavrin ,W.C. Haxton
Comments