נייטרינו

גילוי החלקיק

ההשערה בדבר קיומו של הנייטרינו הועלתה לראשונה על ידי וולפגנג פאולי ב-1930 על מנת להסביר את בעיית איבוד התנע בתהליך התפרקות בטא. פאולי הציע כי חלקיק שטרם נתגלה נושא את עודף האנרגיה וכינהו "נייטרון", אולם ב-1932 ניתן שם זה לחלקיק שונה לגמרי שהתגלה על ידי ג'יימס צ'דוויק. אנריקו פרמי נשאל האם הוא אותו "חלקיק פאולי" והשיב כי "חלקיק פאולי אינו נייטרון אלא נייטרינו" (כלומר נייטרון קטן באיטלקית), וכך קיבל החלקיק שם חדש. ב-1933 חישב פאולי את תכונות החלקיק המשוער.
הנייטרינו התגלה ניסיונית, על ידי צוות בראשות קלייד קוואן ופרדריק ריינס, רק ב-1956, בניסויים בכור הגרעיני "סוואנה ריבר", למעלה מ-30 שנה אחרי שנחזה קיומו, משום שהתגובה שלו עם אטומי חומר שדרכו הוא עובר היא מזערית, ולפיכך היה צורך במכשור רגיש במיוחד. ב-2015 שני חוקרים, טקאקי קג'יטה היפני וארתור מקדונלד הקנדי, זכו בפרס נובל לפיזיקה על הוכחה לכך שלחלקיקי נייטרינו יש מסה.

סוגי הנייטרינו

קיימים שלושה סוגי נייטרינו שונים מבחינת הטעם. כל אחד מאלו משתייך לדור שונה של המודל הסטנדרטי: נייטרינו אלקטרוני νₑ (דור ראשון), נייטרינו מואוני νμ (דור שני) ונייטרינו טאואוני ντ (דור שלישי). לכל אחד מהם יש גם אנטי-חלקיק, האנטינייטרינו. ייתכן שהנייטרינו והאנטינייטרינו הם למעשה אותו חלקיק; אם כך, הנייטרינו הוא פרמיון מאג'ורנה. השערה זו לא הוכחה. לנייטרינו ולאנטינייטרינו יש כמה מספרים קואנטיים שונים זה מזה, לרבות המספר הלפטוני (1 עבור נייטרינו; -1 עבור אנטינייטרינו) והאיזוספין החלש (¹⁄₂ עבור נייטרינו; -¹⁄₂ עבור אנטינייטרינו).
הנייטרינו האלקטרוני הוא הסוג הנפוץ ביותר של נייטרינו. הוא מופק בדעיכת בטא פלוס. אנטינייטרינו אלקטרוני מופק בדעיכת בטא מינוס.

נייטרינו מהשמש

בניסיונות לבדוק את התהליכים המתרחשים בליבת השמש נבנו גלאים למדידת שטף הנייטרינו מהשמש (מכונים גם "נייטרינו סולארי"). גלאים אלו נבנו במעבה האדמה על מנת לסנן רעש רקע של חלקיקים אחרים, אך הצליחו לגלות רק שליש מכמות הנייטרינו שציפו החוקרים למצוא. הפתרון לבעיה הוצע על ידי גריבוב ופונטרקורבו ב-1969 ואומת בניסויים ב-2002. גריבוב ופונטרקורבו הוכיחו כי בדרך בת שמונה הדקות מהשמש לכדור הארץ, שני שלישים מהנייטרינו מתנודדים בין נייטרינו אלקטרוני כפי שנוצר בליבת השמש ושאותו בלבד מדדו עד כה לבין שני סוגי הטעמים האחרים.
במשך שנים הייתה היפותזה רווחת כי כמויות נייטרינו גדולות יכולות להוות את החומר האפל החם, שהוא אחד מההסברים למסה החסרה ביקום. כיום ברור שכמויות הנייטרינו אינן יכולות לתרום חלק משמעותי ממנו. תצפיות קוסמולוגיות תוחמות את התכונות של הנייטרינו.

נייטרינו מבלאזר

ב-22 בספטמבר 2017, הגלאי נייטרינו IceCube גילה את IceCube-170922A, חלקיק נייטרינו באנרגיה של 290 טריליון אלקטרון וולט. לאחר תצפיות נמצא שמקורו בבלאזר, חור שחור מסוג קוואזר, הרחוק מאיתנו 3.7 מיליארד שנות אור, שמפנה את הסילון שלו לכיווננו. כך למעשה נפתחה דרך חדשה לחקר היקום, בגילוי ומציאת מקורות אנרגיה גבוהה.

מהירות החלקיק

מהירותו של נייטרינו ככל הנראה קרובה מאוד למהירות האור. שטף הנייטרינו מסופרנובה 1987A הגיע לכדור הארץ בערך באותו הזמן עם שטף הפוטונים.
ב-22 בספטמבר 2011 התפרסם מאמר על ידי מדענים מ-CERN לפיו בניסויים שנערכו במשך 3 שנים, נמדדה לחלקיק נייטרינו מהירות הגבוהה ממהירות האור, גילוי שאינו עולה בקנה אחד עם תורת היחסות הפרטית. מיד לאחר הגילוי פרץ גל של תאוריות המנסות להסביר את משמעותו והשלכותיו על הפיזיקה המודרנית. בפברואר 2012 נתגלה שכבל אופטי היה מחובר בצורה רופפת לאחד מהשעונים האטומיים שמדדו את זמן היציאה וההגעה של הנייטרינו, ולכן יש צורך לבדוק מחדש את התוצאות. ביוני אותה שנה, לאחר בדיקה מחודשת, נמצא שמהירות הנייטרינו קטנה ממהירות האור.