אחת מהתחזיות המרתקות של המדע, הינו קיומם של אנטי חלקיקים. לכל חלקיק יסודי קיים אנטי חלקיק הזהה לו במסתו אך בעל מספר פרמטרים הפוכים ממנו, כגון המטען החשמלי. לדוגמה אם האלקטרון הוא בעל מטען חשמלי -1 אזי האנטי חלקיק שלו, הפוזיטרון הוא בעל מטען חשמלי +1.
העולם בו אנו חיים, לפחות האזור המוכר לנו של היקום, מורכב ברובו המוחלט מחלקיקים (יש לציין כי כיום לא ידוע בוודאות מדוע נוצר מצב זה), אנטי חלקיקים מועטים נוצרים בתהליכים שונים, אולם הם פוגשים במהרה בחלקיקים, וכאשר אנטי חלקיק וחלקיק זהה פוגשים זה את זה, הם "להעלם" בתהליך בו המאסה של החלקיקים מומרת לאנרגיה.
למרות מיעוט האנטי חלקיקים בעולמנו, ניתן לגלות אנטי חלקיקים, בעיקר פוזיטרונים, בגובה רב באטמוספרה. ישנם שני סוגי מקורות שונים לפוזיטרונים אלו:
א) הקרינה הקוסמית – כאשר חלקיקי הקרינה הקוסמית חודרים לאטמוספרה כתוצאה מן האינטראקציות בינם לבין מרכיבי האטמוספרה עשויים להיווצר זוגות של אלקטרון – פוזיטרון. מקור זה לפוזיטרונים נקרא מקור משני
ב) פוזיטרונים ממקור עיקרי – אלו הם פוזיטרונים אשר נוצרו מחוץ לכדור הארץ, והגיעו אליו לאחר שנעו בחלל הריק. פוזיטרונים אלו עשויים להיווצר או בגרם שמימי כלשהו, או כתוצאה מפירוק של חומר אפל.
היחס בין כמות הפוזיטרונים באנרגיה מסוימת ממקור משני לכמות האלקטרונים באותה האנרגיה באטמוספרה ניתן לחישוב. במידה וקיים גם מקור ראשוני של פוזיטרונים, יהיו יותר פוזיטרונים באטמוספרה.
מחקר שפורסם לאחרונה בעיתון Nature, עוסק בדיוק במדידה שכזו. לשם כיום מדידה מסובכת זו, שוגר ב2006 לווין לחלל, אשר נשא גלאי מיוחד, שנועד לגילוי אלקטרונים ופוזיטרונים. מאז 2006 ועד לשנת 2008 נאסף מידע רב בגלאי. קבוצת המדענים אשר עוסקת במחקר זה (זהו מחקר חוצה עולם, וכולל קבוצות מאיטליה, רוסיה ארה"ב גרמניה שוודיה והודו) ניתחו את המידע הרב, וחילצו את היחס בין כמות הפוזיטרונים לאלקטרונים בכל אנרגיה מ1.5 ג'יגה אלקטרונוולט ועד 100 ג'יגה אלקטרונוולט.
החוקרים גילו כי באנרגיות גבוהות, יחס זה גדול באופן משמעותי מן היחס הצפוי עקב פוזיטרונים ממקור משני בלבד. כתוצאה מכך, הסיקו החוקרים כי בקרבת כדור הארץ מצוי מקור עיקרי של פוזיטרונים.
כעת ממשיכים החוקרים לאסוף מידע, בעיקר בניסיון לשפר את כמות המדידות על מנת לקבל הבנה טובה יותר על כמות הפוזיטרונים בכל אנרגיה. החוקרים מקווים כי מידע מדויק יותר יעזור להם להבין לא רק כי יקים מקור פוזיטרונים עיקרי בקרבת כדור הארץ, אלא גם לעמוד על טיבו.
אחת התקוות הינה כי באמצעות מדידות אלו ניתן יהיה לזהות אם מקור זה הינו בפירוק של חומר אפל, כיוון שמדענים רבים מחפשים בנרות אחר כל עדות אפשרית לקיומו של החומר האפל החמקמק.
חשוב לציין כי ניסויים קודמים מצאו כמויות גבוהות של אלקטרונים באטמוספרה, והעלו סברה כי מדובר באלקטרונים אשר נוצרו מהתפרקות של חומר אפל לזוגות אלקטרונים – פוזיטרונים (כאשר הפוזיטרונים לא נמדדו בניסוי הקודם). ניתן למצוא כתבה אודות ניסוי זה, בקישורים המופיעים בסוף כתבה זו
שרטוט של הלווין על גביו נעשה הניסוי. לשם המחשה משורטט גודלו של אדם ליד הלווין. בשרטוט מודגש הגלאי שבאמצעותו בוצע הניסוי
בבליוגרפיה
.An anomalous positron abundance in cosmic rays with energies 1.5-100 GeV Nature, 458, 607-609
מאת: ירון גרוס
המחלקה לפיסיקה של חומר מעובה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
