ממש לאחרונה, מצפה הנייטרינו IceCube דיווח על אוסף נוסף של נייטרינו באנרגיה גבוהה לכיוון אחת הגלקסיות הפעילות הבהירות ביותר, המכונה NGC 1068, בשמי הצפון.
פרופ’ דפנה גואטה מהמחלקה לפיזיקה באוניברסיטת אריאל ונציגה בצוות הישראלי של המחקר הבינלאומי פורץ לגילוי מקור הקרינה הקוסמית (מעין שריד למפץ הגדול) באמצעות חלקיקי “רפאים” – נייטרינים עם תכונות מיוחדות. ושותפה בצוות הפיתוח של גלאי הנייטרינו KM3NET בים התיכון.
שמענו מפרופ’ גואטה על מחקריה וגילויים צפויים בתחום.
מחקריה של פרופ’ דפנה גואטה עוסקים בטכנולוגיה לזיהוי “חלקיקי רפאים”, נייטרנים קוסמיים בעלי תכונות מיוחדות, טכנולוגיית המודולים האופטיים לזיהוי נייטרינו קוסמיים באנרגיה גבוהה.
איור 1: Artist’s impression of the KM3NeT detector with the multi-PMT optical modules קרדיט: KM3NeT collaboration
“אנחנו עדיין לא יודעים מה מקורם של נויטרינו באנרגיה גבוהה שזוהה על ידי IceCube ממקורות אסטרופיזיים. מקור הניטרינו הללו הוא אחת השאלות הבסיסיות באסטרופיזיקה.” “הנייטרינים, מסבירה פרופ’ גואטה, בשל תכונותיהם המיוחדות, ללא מטען חשמלי ומסה מזערית, מאפשרים לקבל מידע שלא ניתן לקבל בדרך אחרת. תכונותיהם מאפשרות לצפות במקומות מאד רחוקים ולדעת על התרחשויות היסטוריות מתחילת היקום. הנייטרינים עשויים לעזור בהבנת אחד מסודות היקום – גילוי מקור הקרינה הקוסמית. הקרינה הקוסמית זו אנרגיה ברמה מאד גבוהה, הכוללת שטף של פוטונים, שמהווים ככל הנראה סוג של שריד מהמפץ הגדול, וזו אחת מהשאלות החשובות בהבנת היקום”.
פרופ’ גואטה, בונה מודלים, באמצעות נוסחאות שיאפשרו את התנאים הטובים ביותר לגילוי ואיתור. מודלים שיעניקו הסבר על המקורות האפשריים של הנייטרינים. כמו כן פרופ’ גואטה לוקחת חלק בפרויקט ישראלי לגילוי מקור גלי הכבידה, פרויקט ששותף למחקר בינלאומי פורץ דרך בהבנת היקום. הפרויקט הוא חלק מתגלית במדידת גלי כבידה מכוכבי נייטרונים. גילוי מקורות נוספים של נייטרינים וגלי כבידה, יאפשר יצירת מפה של מאיצי קרינה קוסמית ומחקר מתקדם על פעילותם.
תחום המחקר של פרופ. דפנה גואטה כולל טכנולוגיית המודולים האופטיים לגילוי נייטרינו קוסמי באנרגיה גבוהה. חלקיקי הנייטרינו הם מאוד חשובים כבדיקה של הפיזיקה הבסיסית במקורות אסטרופיזיקליים. אתרכז בטכנולוגיה שפותחה כדי לבנות גלאי שיוכל לזהות את החלקים החמקמקים האלה.
Artist illustration of IceCube detector. Credit: IceCube collaboration
טלסקופי הנייטרינו העיקריים באנרגיה גבוהה הם IceCube בקוטב הדרומי ו-KM3Net בצד השני של המילה בים התיכון.
מצפה הנייטרינו אייס-קיוב (באנגלית: IceCube Neutrino Observatory) הוא טלסקופ נייטרינו הממוקם בתחנת הקוטב הדרומי אמונדסן-סקוט שבאנטארקטיקה. הוא מורכב מ -5,610 חיישנים אופטיים כדוריים הנקראים מודולים אופטיים דיגיטליים, כל אחד עם צינור מכפיל אור בקוטר 10 אינץ ‘Hamamatsu R7081-02.
DOMs מסודרים לאורך 86 כבלים אנכיים, שלכל אחד מהם שישים מודולים הממוקמים בנפח של קילומטר מעוקב אחד של קרח שקוף מאוד, הממוקם בעומקים שבין 1450 ל -2450 מטר בקרח.
ה-DOMs יזהו את האור האופטי הנפלט מחלקיקים בעלי מטען חשמלי מהיר, שכל אחד מהם הוא תוצאה של התנגשות עם נייטרינו בעל אנרגיה גבוהה שחדר לכדור הארץ.
Neutrino sources detected by IceCube at the Northern Hemisphere credit: IceCube Collaboration
KM3NeT – שנקרא כך משום שהוא יקיף שטח של כמה קילומטרים מעוקבים – הוא ניסוי עתידי שימוקם במעמקי הים התיכון בשני מקומות שונים: ORCA מול טולון (צרפת) ו-ARCA, מול פורטופאלו די קאפו פאסרו (איטליה).
המטרה העיקרית תהיה גילוי נייטרינו מאירועים אסטרופיזיקליים רחוקים וקטסטרופליים כמו שרידי סופרנובה, התפרצויות קרני גמא או כוכבים מתנגשים. הוא גם יחפש חומר אפל ביקום.
כמו ב-IceCube, הוא יהיה מורכב ממודול אופטי דיגיטלי (DOM) המסודר לאורך כבלים אנכיים לאורך מערך KM3NeT ויוכל לזהות את אור צ’רנקוב המופק על ידי מיואונים המיוצרים על ידי אינטראקציות נייטרינו בים. כל DOM הוא מודול עצמאי עם 31 צינורות photomultiplier Hamamatsu 3 אינץ ‘R12199-02 בכדור זכוכית 17 אינץ ‘.
הניסוי יכלול גם מכשור למדעי כדור הארץ והים, וניטור מקוון של סביבת הים העמוק בעומק של כמה קילומטרים.
הפיתוח של טכנולוגיית DOM הוא בסיסי כדי להגדיל את האפשרות לזהות את מקורות הנייטרינו מעל הרקע.
מוזמנים לשמוע עוד מפרופ’ דפנה גואטה במסגרת כנס אופטו-טק 2024 שייערך ב 28.05.2024 במסגרת אירועי תערוכת ניו-טק 2024.
